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UCPH物理学家制造的创新芯片解决了量子头痛

导读在大型功能性量子计算机的全球马拉松比赛中,工程难题之一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

在大型功能性量子计算机的全球马拉松比赛中,工程难题之一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——博士生,现为博士后,29 岁的 Federico Fedele 和助理研究员。32 岁的 Anasua Chatterjee 教授——在 Assoc 小组工作。Ferdinand Kuemmeth 教授设法克服了这一障碍。

全球量子比特研究基于各种技术。虽然谷歌和 IBM 在基于超导体技术的量子处理器方面取得了很大进展,但 UCPH 研究小组正在押注于半导体量子位 - 称为自旋量子位。

“从广义上讲,它们由被困在称为量子点的半导体纳米结构中的电子自旋组成,因此可以控制各个自旋状态并相互纠缠”,Federico Fedele 解释说。

自旋量子位的优点是可以长时间保持其量子态。这可能使他们能够执行比其他平台类型更快、更完美的计算。而且,它们非常小,以至于与其他量子位方法相比,可以将更多的它们挤到芯片上。量子比特越多,计算机的处理能力就越大。UCPH 团队通过在单个芯片上以 2x2 阵列制造和操作四个量子位来扩展现有技术。

电路是“游戏的名称”

迄今为止,量子技术的最大焦点一直是生产越来越好的量子比特。现在是让他们相互交流,Anasua Chatterjee 解释说:

“现在我们有一些非常好的量子位,游戏的名称是将它们连接到可以操作多个量子位的电路中,同时也足够复杂以能够纠正量子计算错误。到目前为止,自旋量子位的研究已经达到电路包含 2x2 或 3x3 量子位阵列的点。问题是它们的量子位一次只处理一个。”

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,大小不超过细菌,使一切变得不同:

“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。这在以前从未用自旋量子位证明过——也没有用许多其他类型的量子位证明过,”查特吉说,他是两位主要作者之一该研究最近发表在《物理评论 X 量子》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位——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,测量同步至关重要,以便所有量子位的量子态同时关闭。如果一个一个地测量量子位,最轻微的环境噪声就可以改变系统中的量子信息。

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