
科学家说,在开发了一项使基于硅的量子处理器更可行的技术之后,他们已经达到了“关键的拐点”。
量子计算公司Equal1创建了一个量子处理单元(QPU),可以使用常规半导体制造过程构建。这否定了使用外来材料或复杂技术生产量子处理器所涉及的复杂性和费用。
该公司还开发了代表所谓的“迄今为止开发的最复杂的量子控制器芯片”。这可以在超低温度下运行,并为单个芯片上的数百万量子位铺平道路 - 这意味着它可以同时处理大量量子位,同时使它们保持稳定且准确地计算。
相比之下,当今最强大的量子芯片只有数千个房屋Qubits,并使用超导体建造,所有这些都需要冷却至接近绝对的零以进行量子计算。
合并,新技术“为下一阶段铺平了道路并证明扩展最快的方法是利用现有的硅基础设施。”陈述。
量子不切实际
建造量子芯片是一个众所周知的困难和昂贵的过程。与普通的计算机芯片(依靠二进制位以1秒或0s处理信息)不同,量子芯片使用,这是基于。
Qubits具有特殊的特性,使它们可以同时存在于多个状态(称为叠加的现象),并且可以通过传统位无法通过称为的过程来共同努力。最终的并行处理使量子计算机可以解决远远超出经典系统功能的问题。
但是,Qubits非常脆弱。它们只有在保持连贯状态时才起作用,这意味着它们保持量子状态足够长以执行计算。连贯性很容易被环境因素(如温度变化或电磁噪声)破坏,因此需要极低的温度,以避免干扰。
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通常,量子芯片也是使用异国情调或定制材料(例如超导金属)制成的,这些材料需要昂贵且复杂的制造工艺。 Equal1的创新是它对硅的使用,这是半导体行业中最丰富,最广泛使用的材料之一。
硅为Qubits提供了一个稳定的环境,尤其是在使用称为的材料混合物时硅锗(Sige)。在12月2日发布给预印度数据库的一项研究中arxiv,Qualien1科学家解释说,Sige将硅的稳定性与锗增强电子性能的能力相结合,使其非常适合量子应用。更重要的是,可以使用已经用于制造传统计算机芯片的相同过程和工厂生产SIGE芯片,并有可能制造量子处理器。
Equal1代表说,其SIGE 6 Qubit阵列(这是芯片的创建和控制的部分)在两个关键区域中碎裂:量子门操作的精度和执行这些操作的速度。
具体而言,该芯片的运行速度为84纳米秒,两倍的门忠诚度为98.4%,速度为72纳米秒,芯片的单量门保真度为99.4%。量子门中的高精度或保真度可最大程度地减少计算错误,而更快的门速度降低了Qubits在操作过程中失去其量子性能的风险。这些因素以及量子位维持其量子状态的能力足够长,可以完成复杂的操作。
“这一结果表明了硅Qub的巨大好处(硅孔(实现两个关键领域)所需的性能的能力 - 量子大门的保真度和速度。”等于1的首席量子建筑师Nodar Samkharadze在声明中说。
旋转
为了确保可靠的量子操作,Equal1的设备使用“旋转Qubits”。旋转Qubits编码信息。科学家在他们的研究中说,旋转量子比硅非常适合与硅整合,因为硅为电子旋转提供了稳定的环境。这降低了由于周围的干扰,因此量子失去其细腻的量子性能的风险。
等于1还开发了使用多瓷砖架构的量子控制器芯片。该设计将芯片划分为可以半独立地操作的多个瓷砖。该体系结构是扩展量子系统的关键,因为它允许控制功能在整个芯片上分布,从而避免依靠单个处理单元时可能发生的瓶颈。
控制器以300毫米的运行 - 温度在上方- 这使其能够有效地管理Qubits,同时保持连贯性所需的条件。 Equal1代表说,该控制器还具有人工智能(AI)驱动的误差校正技术,从而实现了维持量子操作稳定性和准确性的实时调整。
该公司的首席科学官埃琳娜·布基纳(Elena Blokhina)在声明中补充说:“今天,标志着等于1和量子计算行业的关键拐点。” “等于1一直认为硅是扩展量子计算机的工具,如今,随着这些世界领先的量子和控制芯片的结果,我们已经朝着这一愿景迈出了重要一步。”