悉尼大学 低温互补金属氧化物半导体芯片平台
芯片本身就在容纳量子位的发光元件下方
学分:悉尼大学 悉尼大学和微软公司的科学家和工程师发明了一种单芯片，可以为成千上万个量子比特产生控制信号，这是量子计算机的组成部分，揭开了量子技术的新篇章
“为了实现量子计算的潜力，机器将需要运行数千个(如果不是数百万个)量子位，”大卫·雷利教授说，他是该芯片的设计者，与微软和悉尼大学有着共同的职位
“目前，世界上最大的量子计算机只有大约50个量子比特，”他说
“这种小规模部分是因为控制量子位的物理结构的限制
" “我们的新芯片终结了这些限制
" 研究结果发表在《自然电子》杂志上
大多数量子系统需要量子位或量子位，才能在接近绝对零度(-273)的温度下工作
15度)
这是为了防止它们失去“量子性”，即量子计算机进行专业计算所需的物质或光的特性
为了让量子设备做任何有用的事情，它们需要指令
这意味着向量子位发送和从量子位接收电子信号
就目前的量子体系结构而言，这需要大量的导线
“目前的机器创造了一个美丽的电线阵列来控制信号；它们看起来像倒置的镀金鸟巢或吊灯
它们很漂亮，但从根本上说不切实际
这意味着我们不能扩大机器的规模来执行有用的计算
这是一个真正的投入产出瓶颈，”赖利教授说，他也是工程量子系统研究中心的首席研究员
微软高级硬件工程师
该芯片的共同发明者库沙尔·达斯说:“我们的设备去掉了所有这些电缆
只用两根携带信息的导线作为输入，它就能产生数千个量子位的控制信号
“这改变了量子计算的一切
" 控制芯片是在悉尼大学的微软量子实验室开发的，这是一个独特的行业-学术合作伙伴关系，正在改变科学家应对工程挑战的方式
“制造量子计算机也许是21世纪最具挑战性的工程任务
赖利教授说:“在一个国家的大学实验室里与一个小团队合作是不可能实现的，但需要像微软这样的全球科技巨头所能提供的规模。”
“通过与微软的合作，我们不仅提出了克服投入产出瓶颈的理论架构，我们还建立了这一架构
“我们已经通过设计一个定制的硅芯片并将其耦合到一个量子系统来证明这一点，”他说
“我有信心说，这是有史以来最先进的集成电路，可以在深低温下工作
" 如果实现的话，量子计算机有望通过解决诸如密码学、医学、金融、人工智能和物流等领域中超出传统计算机范围的问题来彻底改变信息技术
功率分配 量子计算机与20世纪40年代的经典计算机处于相似的阶段
像世界上第一台电子计算机ENIAC这样的机器，需要大量的控制系统来实现任何有用的功能
稀释冰箱中的低温芯片平台
该设备可以在0
1开尔文
学分:悉尼大学 它花了几十年的时间来克服科学和工程上的挑战，现在允许数十亿个晶体管装入你的手机
赖利教授说:“我们的行业正面临着更大的挑战，要把量子计算带离ENIAC阶段。”
“我们需要设计高度复杂的硅片，在0
1开尔文，”他说
“那是一个比深空冷30倍的环境”
医生
塞巴斯蒂安·波卡在悉尼大学的博士研究涵盖了量子设备与芯片接口的大部分工作
他说:“在如此寒冷的温度下运行意味着我们的电力预算非常低
如果我们试图给系统注入更多的能量，我们就会使整个系统过热
" 为了实现他们的成果，悉尼和微软的科学家们建造了最先进的集成电路，可以在低温下工作
赖利教授说:“我们已经通过设计一个系统做到了这一点，这个系统在量子位附近运行，不会干扰它们的运行。”
“可以说，目前量子位的控制系统被移出了几米之外
它们大多在室温下存在
“在我们的系统中，我们不必离开低温平台
芯片就在那里，有量子位
这意味着更低的功率和更高的速度
这是一个真正的量子技术控制系统
" 多年工程经验 “研究如何控制这些设备需要多年的工程开发，”雷利教授说
“对于这款设备，我们四年前就开始了，当时悉尼大学开始与微软合作，这是澳大利亚在量子技术方面最大的一笔投资
“我们建立了许多模型和设计库来捕捉晶体管在深低温下的行为
然后，我们必须制造设备，对它们进行验证、定性，最后将它们连接到量子位上，看它们在实践中如何工作
" 悉尼大学副校长斯蒂芬·加尔顿教授说:“整个大学社区都为雷利教授的成功感到骄傲，我们期待着与微软继续保持多年的伙伴关系
" 雷利教授说，这个领域现在已经发生了根本性的变化
“这不仅仅是‘这是我的量子位’
这是关于你如何建立所有的层和所有的技术来建立一个真正的机器
我们与微软的伙伴关系使我们能够在学术上严谨地工作，并受益于看到我们的成果迅速付诸实践
" 副校长(研究)邓肯·艾维森教授说:“我们与微软的合作关系是为了实现大卫·雷利关于实现量子技术的令人鼓舞的愿景
很高兴看到这一愿景成为现实
" 赖利教授说:“如果我们只停留在学术界，这种芯片就不会被制造出来
" 这位澳大利亚科学家说他不会就此罢休
“我们刚刚开始新一轮量子创新，”他说
“这种合作关系的伟大之处在于，我们不只是发表一篇论文，然后继续前进
我们现在可以继续绘制蓝图，在工业规模上实现量子技术
"
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