科学家说,一种新型的自主量子冰箱可以使量子计算机“主要的性能提升”,并使它们更加可靠。
在1月9日发表在《期刊》上的一项研究中,研究人员成功冷却了仅使用由微波辐射的“热浴”提供动力的量子冰箱,仅22 millikelvin(减去459.63华氏度,或减去273.13摄氏度)。这是量子位达到的最低温度。
“这为更可靠且无错误的量子计算铺平了道路,需要更少的硬件过载。”阿米尔·阿里(Aamir Ali),瑞典查尔默斯技术大学量子技术研究专家一个声明。
需要冷却至极低的温度,以便科学家可以利用精致并执行计算 - 甚至最小的环境干扰也可以“翻转”其量子状态,从而导致错误。这对于超导Qubit至关重要 - 使用- 需要在接近的温度下进行操作(0 K,减去459.67 f或减去273.15 c)保持稳定性。
冷却量矩将它们置于最低的能源状态,也称为“基态”。在这种状态下,Qubits可能会保留其量子特性的时间足够长以至于。
新系统补充了常规- 使用氦气吸收热量通过稀释过程并可以将Qubits降低到50 mk左右 - 通过进一步冷却量楼,而不是完全更换它们。
它通过利用使用微波辐射产生的热量的能量来实现这一目标,然后将其引向量子冰箱的两个量子位之一。
“来自热环境的能量通过量子冰箱的两个量子位引导,从目标量子量子泵到量子冰箱的第二值,这很冷。该冷量子置于冷环境中,最终将目标量子置量的热量倾倒在其中。妮可·尤格·哈珀恩(Nicole Yunger Halpern)马里兰大学物理学和IPST的兼职助理教授在声明中说。
使用这种方法,科学家增加了量子位在计算之前处于基态的可能性,达到99.97%。
阿里说,这与以前的技术实现的概率在99.8%至99.92%之间相比。他补充说:“这似乎是一个很小的差异,但是在执行多次计算时,它会使量子计算机效率的主要性能提高。”
与量子稀释冰箱非常复杂且难以扩展不同,新型热驱动的系统是自主的,这意味着它一旦启动就不需要外部控制。这些发现超过了研究人员的最初期望。
“我们的工作可以说是执行实际有用任务的自动量量子热机的首次演示,”Simone GasparinetsChalmers技术大学量子技术副教授,在该声明中补充说。 “我们最初将其视为概念的证明,因此我们惊喜地发现其性能超过了所有现有的重置协议,用于冷却量子器以记录低温。”