同时读取9个量子位:新方法让量子计算机更强大

近期,瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)研究人员开发了一种同时读取多个量子位(量子数据的最小单位)的技术。这项研究为新一代更强大的量子计算机铺平道路。“目前,IBM和谷歌拥有世界最强大的量子计算机。”EPFL高级量子结构(AQUA)实验室主任Edoardo Charbon说。“IBM刚刚推出一款127量子位的计算机,谷歌的是53量子位。”
但由于量子位的数量有限,工程师无法开发出更高性能的计算机。EPFL工程师团队与英国研究人员开发出一种新方法,能够突破技术障碍,更有效地读取量子位。这意味着更多的量子位可以放入量子计算机中。该发现于近日发表在《自然电子》(Nature Electronics)杂志上。量子计算机的工作原理不同于传统计算机。前者没有单独的处理器和存储芯片,而是由量子位组成。依靠量子叠加和纠缠的特性,量子计算机能够执行复杂计算,可应用于生物化学、密码学等领域。
“我们现在面临的挑战是将更多的量子位连接到计算机上——数百个,甚至数千个——以提高计算机的处理能力,”Charbon说,“更为复杂的是,量子位的工作温度接近绝对零度(零下273.15摄氏度),因此在室温下读取和控制它们异常困难。工程师通常会在室温使用计算机,单独控制每个量子位。”实验室人员Andrea Ruffino开发的新方法,可以同时有效读取9个量子位。这一方法甚至可以扩展到更大的量子位矩阵。尽管EPFL没有量子计算机,他将纳米大小的半导体粒子——量子点整合到晶体管中,以此来模拟量子位,并在几乎与量子计算机同等的条件下进行实验。
“我的方法是基于使用时间和频率。”他说道,“基本想法是减少连接,并用单个链路操作三个量子位。”
实验室主任Charbon表示这是“一项真正的突破”:新方法在普通计算机芯片的集成电路上和接近量子位的温度下都是可行的,未来可能会促成大型量子位矩阵系统与必要的电子进行集成,这两种技术将以一种可复制的方式简单、有效地合作。
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