科学家们表示，在开发出一种使硅基量子处理器更加可行的技术后，他们已经达到了“关键拐点”。
量子计算公司 Equal1 创建了一种量子处理单元 (QPU)，可以使用传统的半导体制造工艺构建。这消除了使用奇异材料或复杂技术生产量子处理器通常涉及的复杂性和费用。
该公司还开发了代表们所说的“迄今为止开发的最复杂的量子控制器芯片”。它可以在超低温下运行，并为单芯片上数百万个量子位铺平了道路——这意味着它可以同时处理大量量子位信息，同时保持它们的计算稳定和准确。
相比之下，当今最强大的量子芯片只能容纳数千个量子位，并且由超导体制成，所有这些都需要冷却到接近绝对零才能执行量子计算。
结合起来，新技术“为下一阶段铺平了道路”并证明最快的扩展方法是利用现有的芯片基础设施。”Equal1 代表在一份声明中说道。陈述。
量子不切实际
众所周知，构建量子芯片是一个困难且昂贵的过程。与依赖二进制位将信息处理为 1 或 0 的常规计算机芯片不同，量子芯片使用，这些原则基于。
量子位具有特殊的属性，使它们能够同时存在于多种状态（一种称为叠加的现象），并以传统位无法通过称为“叠加”的过程协同工作。。由此产生的并行处理使量子计算机能够解决远远超出经典系统能力的问题。
然而，量子位非常脆弱。它们只有在保持相干状态时才起作用，这意味着它们保持量子态足够长的时间来执行计算。相干性很容易被温度变化或电磁噪声等环境因素破坏，因此需要极低的温度以避免干扰。
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通常，量子芯片也是使用超导金属等特殊或定制材料制成的，这需要昂贵且复杂的制造工艺。 Equal1 的创新在于它对硅的使用——硅是半导体行业中最丰富、使用最广泛的材料之一。
硅为量子位提供了稳定的环境，特别是在使用称为硅锗 (SiGe)。 12 月 2 日发表在预印本数据库的一项研究中arXiv，Equal1科学家解释说，SiGe结合了硅的稳定性和锗增强电子性能的能力，使其非常适合量子应用。更重要的是，SiGe 芯片可以使用与制造传统计算机芯片相同的工艺和工厂来生产，从而有可能制造量子处理器。
Equal1 代表表示，其 SiGe 6 量子位阵列（芯片中创建和控制量子位的部分）在两个关键领域取得了突破：量子门操作的精度和执行这些操作的速度。
具体来说，该芯片的单量子位门保真度为 99.4%，运行速度为 84 纳秒；双量子位门保真度为 98.4%，运行速度为 72 纳秒。量子门的高精度或保真度可以最大限度地减少计算错误，而更快的门速度可以降低量子位在操作过程中失去量子特性的风险。这些因素以及量子位保持其量子态足够长的时间以完成复杂操作的能力。
“这一结果证明了硅量子位的巨大优势——能够在两个关键领域实现扩展所需的性能——量子门的保真度和速度。” Equal1 首席量子架构师 Nodar Samkharadze 在声明中表示。
旋转它
为了确保可靠的量子操作，Equal1 的设备使用“自旋量子位”。自旋量子位将信息编码为。在他们的研究中，科学家们表示，自旋量子位特别适合与硅集成，因为硅为电子自旋提供了稳定的环境。这降低了量子位由于周围环境的干扰而失去其微妙的量子特性的风险。
Equal1还开发了一款采用multi-tile架构的量子控制器芯片；该设计将一个芯片划分为多个可以半独立运行的块。这种架构是扩展量子系统的关键，因为它允许控制功能分布在整个芯片上，避免依赖单个处理单元时可能出现的瓶颈。
控制器在 300 毫开尔文温度下运行 — 该温度略高于——这使得它能够有效地管理量子位，同时保持一致性所需的条件。 Equal1代表表示，该控制器还具有人工智能（AI）驱动的纠错技术，可以实现实时调整，保持量子运算的稳定性和准确性。
“今天标志着 Equal1 和量子计算行业的一个关键转折点，”该公司首席科学官 Elena Blokhina 在声明中补充道。 “Equal1 始终相信硅是扩展量子计算机的工具，今天，凭借这些世界领先的量子比特和控制芯片成果，我们已经朝着这一愿景迈出了重要一步。”
