哥本哈根大学
插图显示了自旋量子位和超导量子位之间的大小差异
学分:哥本哈根大学 哥本哈根大学的量子物理学家报道了丹麦在量子技术领域的一项国际成就
通过在同一个量子芯片上同时运行多个自旋量子比特，他们跨越了未来超级计算机道路上的一个关键障碍
这一结果预示着半导体材料将被用作固态量子计算机的平台
在迈向大型功能量子计算机的全球马拉松中，一个工程难题是同时控制许多基本存储设备——量子位
这是因为一个量子位的控制通常会受到同时施加到另一个量子位的控制脉冲的负面影响
现在，哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所的一对年轻量子物理学家在Assoc小组工作
教授
费迪南德·库默思，已经设法克服了这个障碍
全球量子位研究基于各种技术
尽管谷歌和IBM在基于超导体技术的量子处理器方面已经取得了很大进展，但UCPH研究小组却将赌注压在了半导体量子比特上——即自旋量子比特
费德里科·费德勒解释说:“广义上来说，它们由被称为量子点的半导体纳米结构捕获的电子自旋组成，因此单个自旋状态可以被控制并相互纠缠。”
自旋量子比特的优点是可以长时间保持它们的量子状态
这有可能使他们比其他平台类型执行更快、更完美的计算
而且，它们是如此之小，以至于比其他量子比特方法可以将更多的量子比特压缩到一个芯片上
量子比特越多，计算机的处理能力就越强
UCPH团队通过在单个芯片上以2×2阵列制造和操作四个量子位，扩展了现有技术
电路是“游戏的名字” 迄今为止，量子技术的最大焦点一直是产生越来越好的量子比特
阿纳萨·查特吉解释说:现在是让他们互相交流的时候了。 “现在我们有了一些相当好的量子比特，这个游戏的名字是将它们连接在电路中，这些电路可以操作许多量子比特，同时也足够复杂，能够纠正量子计算错误
到目前为止，对自旋量子位的研究已经到了电路包含2x2或3x3量子位阵列的地步
问题是他们的量子位一次只能处理一个
" 正是在这里，年轻的量子物理学家的量子电路，由半导体物质砷化镓制成，并不大于细菌的大小，使所有的区别: “我们芯片的新的和真正重要的事情是，我们可以同时操作和测量所有量子位
这项研究的两位主要作者之一查特吉说:“这一点以前从未用自旋量子比特证明过——也没有用许多其他类型的量子比特证明过。”这项研究最近发表在《物理评论X Quantum》杂志上
能够同时操作和测量对于执行量子计算至关重要
事实上，如果你必须在计算结束时测量量子比特——也就是说，停止系统以获得结果——脆弱的量子态就会崩溃
因此，重要的是测量是同步的，这样所有量子比特的量子状态都同时关闭
如果量子比特被一个一个地测量，最轻微的环境噪音就能改变系统中的量子信息
里程碑 新电路的实现是半导体量子计算机漫长道路上的一个里程碑
“为了获得更强大的量子处理器，我们不仅要增加量子比特的数量，还要增加同时操作的数量，这正是我们所做的，”指导这项研究的库默思教授说
目前，主要的挑战之一是芯片的48个控制电极需要手动调谐，尽管环境漂移，但仍要持续调谐，这对人类来说是一项乏味的任务
这就是为什么他的研究团队现在正在研究如何使用优化算法和机器学习来自动调整
为了制造更大的量子比特阵列，研究人员已经开始与工业伙伴合作制造下一代量子芯片
总的来说，来自计算机科学、微电子工程和量子物理的协同努力可能会将自旋量子位引向下一个里程碑
关于量子比特 科学家试图构建的量子计算机的大脑将由许多量子比特阵列组成，类似于智能手机微芯片上的比特
它们将构成机器的内存
最著名的区别是，虽然一个普通比特可以以1或0的状态存储数据，但一个量子比特可以同时存在于这两种状态中——这就是所谓的量子叠加——这使得量子计算的能力成倍提高
关于芯片 芯片中的四个自旋量子位由半导体材料砷化镓制成
位于四个量子位之间的是一个更大的量子点，它将四个量子位相互连接起来，研究人员可以用它来同时调谐所有的量子位
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