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量子计算平台运行温度提至一开尔文以上

英国《自然》杂志15日发表的两项独立研究,成功演示了能在以现有运行温度的15倍温度下运作的量子计算平台。运行温度提至1开尔文以上被认为是该领域一个重要里程碑,对于将现有原型扩展至更大更强的量子计算机来说,研究结果将能带来极大影响。

量子比特对应经典的计算比特,可以通过超导电路实现或在半导体(比如硅)内形成。这类固态平台需要冷却至极低温度,因为热量产生的振动会干扰量子比特,进而影响性能。一般来说,固态平台需要在约0.1开尔文(零下273.05摄氏度)的温度下运转——这需要非常昂贵的制冷技术。

此次最新的两项独立研究分别报道了各自的概念验证性实验,成功让硅基量子计算平台在超过1开尔文的温度下运行。其中荷兰代尔夫特理工大学科学家曼诺·维尔德霍斯特及其同事,制作了一个能在1.1开尔文温度运作的量子电路;澳大利亚新南威尔士大学的研究团队演示的一个系统,则能在约1.5开尔文的温度下运作。

两项研究都把限制在硅中的电子自旋作为量子比特,并与周围能在超过1开尔文温度下正常运作的材料很好地隔离开来。在这个温度下,可以引入定域电子来操控量子比特,研究人员认为,这是将这类量子处理器扩展至百万量子比特的先决条件。

尽管此次升温幅度相对来看并不大,但能将运行温度提至1开尔文以上是一个重要的里程碑,因为冷却到这一阈值以下既不容易也不便宜。随着温度提高到1开尔文以上,成本将大幅下降,效率将显著提升。此外,硅基平台也是很有诱惑力的选择,因为这将有利于集成利用现有硅基硬件的经典系统。

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