控制量子位的片上微波源的艺术印象。功劳:芬兰的Aleksandr Kakinen Re搜索者已经开发出一种电路，可以产生控制量子计算机所需的高质量微波信号，同时在接近绝对零度的温度下工作。这是朝着使控制系统更接近量子处理器迈出的关键一步，这可能使处理器中量子比特的数量大大增加成为可能。限制量子计算机尺寸的因素之一是用于控制量子处理器中量子比特的机制。这通常使用一系列微波脉冲来完成，由于量子处理器在接近绝对零度的温度下工作，控制脉冲通常通过宽带电缆从室温引入冷却环境。
随着量子比特数量的增长，所需的电缆数量也在增长。这限制了量子处理器的潜在尺寸，因为冷却量子位的冰箱必须变得更大，才能容纳越来越多的电缆，同时还要更加努力地冷却它们——这最终是一个失败的提议。
由阿尔托大学和芬兰VTT技术研究中心领导的一个研究联盟现已开发出解决这一难题的关键组成部分。领导该团队的芬兰阿尔托大学和VTT技术研究中心的教授Mikko m ttnen说:“我们已经建立了一个精确的微波源，它可以在与量子处理器相同的极低温度下工作，大约-273度。
这种新型微波源是一种片上器件，可以与量子处理器集成。它的尺寸不到一毫米，有可能消除对连接不同温度的高频控制电缆的需求。有了这种低功率、低温微波源，就有可能使用更小的低温恒温器，同时仍然增加处理器中量子位的数量。
“我们的设备产生的功率是以前版本的100倍，这足以控制量子比特并执行量子逻辑操作，”莫特宁说。“它产生非常精确的正弦波，每秒钟振荡超过10亿次。因此，来自微波源的量子位误差非常罕见，这在实现精确的量子逻辑运算时非常重要。”
然而，连续波微波源，比如这个装置产生的微波源，不能用来控制量子位。首先，微波必须成形为脉冲。该团队目前正在开发快速打开和关闭微波源的方法。
即使没有产生脉冲的开关解决方案，一个高效、低噪声、低温的微波源也可以用于一系列量子技术，如量子传感器。
“除了量子计算机和传感器，微波源还可以充当其他电子设备的时钟。它可以让不同的设备保持相同的节奏，允许它们在期望的时刻诱导几个不同量子位的操作，”莫特宁解释道。
理论分析和初步设计是由VTT的朱哈·哈塞尔等人进行的。哈塞尔在VTT开始这项工作，目前是芬兰量子计算硬件公司IQM的工程和开发主管。该设备随后在VTT制造，并由博士后研究人员严成玉和他在阿尔托大学的同事使用奥塔纳研究基础设施进行操作。颜，现任中国华中科技大学副教授。参与这项研究的团队是芬兰科学院量子技术卓越中心(QTF)和芬兰量子研究所(InstituteQ)的一部分。
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