英特爾公司已經(jīng)發(fā)明了一種自旋量子位制造流程，基于300毫米工藝技術(shù)，使用的是這種同位素純晶圓（硅晶圓）。（圖片來(lái)源：Walden Kirsch/英特爾公司）點(diǎn)擊查看完整圖像 2020年4月15日，英特爾與QuTech共同在《自然》雜志（Nature）上發(fā)表了一篇論文，證明了在高于1開(kāi)氏度下，能夠成功控制“高溫”量子位（量子計算的基本單位）。該研究還重點(diǎn)論述了對兩個(gè)量子位的單獨相干控制，其單量子位保真度高達99.3%。這些突破突顯出對未來(lái)量子系統和硅自旋量子位進(jìn)行低溫控制的潛力，硅自旋量子位與單電子晶體管極為相似，可以集成在一個(gè)封裝內。 英特爾研究院量子硬件總監Jim Clarke表示：“這項研究代表我們對硅自旋量子位的研究取得了意義非凡的進(jìn)展，我們認為硅自旋量子位是一個(gè)極具潛力的候選技術(shù)，有望賦能商業(yè)規模級量子系統，因為它們非常類(lèi)似于英特爾已制造超過(guò)50年之久的晶體管。我們證明高溫量子可以在更高的溫度下工作，同時(shí)保持高保真度，這為在不會(huì )影響量子位性能的情況下，實(shí)現各種本地量子位控制選項鋪平了道路�！� 能否將量子計算應用于實(shí)際問(wèn)題中，取決于同時(shí)以高保真度擴展和控制數千個(gè)（甚至是數百萬(wàn)個(gè)）量子位的能力。然而，當前的量子系統設計受限于整體系統尺寸、量子位保真度，尤其是大規模管理量子所需的控制電子器件的復雜程度。 在一個(gè)芯片上集成控制電子器件和自旋量子位，可以大大簡(jiǎn)化兩者之間的互連。但是要實(shí)現這一目標，提高量子位的工作溫度至關(guān)重要。在此之前，量子計算機被證明只能在毫開(kāi)爾文的溫度范圍內工作——只比絕對零度高出零點(diǎn)幾度�，F在，隨著(zhù)對高溫量子的研究，QuTech與英特爾的合作已經(jīng)證明了一個(gè)假設，即硅自旋量子位有可能在略高于當前量子系統運行溫度中工作，從而向量子計算的可擴展性邁出了一步。 利用硅自旋量子推進(jìn)量子計算，讓英特爾能夠利用在先進(jìn)封裝和互連技術(shù)方面的專(zhuān)業(yè)性，為實(shí)現量子實(shí)用性開(kāi)辟一條可擴展的道路。英特爾持續推進(jìn)全棧量子系統的發(fā)展，這項研究正是建立在此前的一系列工作之上，包括去年年底推出的首款Horse Ridge低溫量子控制芯片。 這一研究也實(shí)現了關(guān)鍵性能突破。一般來(lái)說(shuō)，除非將量子位冷卻到接近絕對零度（-273攝氏度，或0開(kāi)氏度），否則量子位中存儲的量子信息通常很快就會(huì )丟失。在《自然》雜志重點(diǎn)報道的研究中，英特爾和QuTech首次展現了如何運行較高溫度、較大密度且相干的量子位。這些密集的量子位能夠在相對較高的溫度下高質(zhì)量運行。 隨著(zhù)這項研究的開(kāi)展，研究人員同時(shí)證明，1開(kāi)氏度以上溫度可以實(shí)現硅量子點(diǎn)的單量子位控制。但是直到此前，只有在40毫開(kāi)氏度的低溫下，才能實(shí)現對兩個(gè)量子位的控制。英特爾與QuTech的合作研究展現了新的突破，在1.1開(kāi)氏度下，可以運行量子電路中的完整雙量子位邏輯單元。 通過(guò)這項研究，英特爾和QuTech還證明了能夠控制雙量子位系統電子自旋的能力，并測量出單量子位保真度高達99.3%，且可對系統進(jìn)行精確調整。此外，研究團隊還證明在45毫開(kāi)氏度到1.25開(kāi)氏度的溫度范圍內，自旋量子位的性能受影響最小。 |
