芬蘭研究人員推出了一種新型微波控制器，能在超低溫下工作，有助于將量子計算機縮小到實用的尺寸。

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由芬蘭阿爾托大學和芬蘭VTT技術(shù)研究中心開發(fā)的新型微波控制器，可以在接近絕對零度（-273度）的條件下工作，由此，這個不到一毫米的微小設(shè)備可與量子處理器處在相同的超低溫環(huán)境內(nèi)。

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而且，該控制器減少了當前在量子處理器中所使用的大量電纜。現(xiàn)有的微波控制器通常只能在室溫下運行，通過寬帶電纜將控制信號傳輸?shù)教幱诔蜏丨h(huán)境中的量子處理器。

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主導該團隊的Mikko M?tt?nen教授指出，布線聽起來可能是一個微不足道的問題，但它即將成為擴展量子計算機量子比特規(guī)模的一大瓶頸。

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“目前每個量子比特都需要三根電纜來傳輸微波信號，這意味著隨著量子比特數(shù)增加，在稀釋制冷機中，需要越來越大的空間來容納大量的電纜。并且持續(xù)制冷以防電纜泄漏熱量，由此也增加了運行成本。在現(xiàn)有技術(shù)的超導量子計算機上，僅布線成本就可能達到 100萬歐元。”

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這正在迅速成為擴展超導量子計算機的限制因素。現(xiàn)有的超導量子比特計算機需要冷卻到接近絕對零度工作，這類計算機目前最大規(guī)模約有100個量子比特。達到幾百個量子比特時，超導量子計算可以在一些實際問題中創(chuàng)造優(yōu)勢，但實現(xiàn)可完全實用的通用量子計算機可能需要千倍以上的量子比特規(guī)模。

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現(xiàn)在，大量的布線以及小汽車般大小的制冷裝置，已經(jīng)使得超導量子計算機龐大而笨重，且僅有100多個量子比特的。再用相同的設(shè)計將量子計算機擴展到超過數(shù)千個量子比特規(guī)模，顯然是不可行的。因此，減小任何組件的體積都是重要的一步。

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當然，室溫下運行的量子計算機也已開始出現(xiàn)。例如，PsiQuantum正在開發(fā)一種基于光子學的量子計算機可在室溫下運行，但它需要超低溫探測器；Quantum Brilliance基于金剛石正在開發(fā)一種可在室溫下運行的量子計算機，據(jù)稱有朝一日可將其小型化到臺式計算機的大小。

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從長遠來看，超導量子計算機技術(shù)路線必須縮小體積，否則將可能面臨失敗的風險。M?tt?nen表示，他希望，未來能有一臺超導量子計算機——只使用一根電源線和一根用于輸入和輸出數(shù)據(jù)的線路。

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目前，M?tt?nen團隊開發(fā)的超低溫微波控制器仍然存在一些問題。如，該設(shè)備生產(chǎn)的連續(xù)波微波源并不能按原樣用于控制量子位，必須將微波整形為脈沖。該團隊目前還在研發(fā)快速打開和關(guān)閉微波源的方法。

編譯：李每

編輯：王珩