承載16個量子點交叉條陣列的量子芯片，可無縫集成到棋盤圖案

（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）

由荷蘭代爾夫特理工大學(xué)(TU Delft)和荷蘭應(yīng)用科學(xué)研究組織(TNO)組建的荷蘭量子計算研究中心QuTech的研究人員開發(fā)了一種用相對較少的控制線來控制大量量子點的新方法。

對于發(fā)展用于量子計算和其他量子技術(shù)的可擴展量子系統(tǒng)而言，該技術(shù)是重要的一步。量子點是一種納米級原子的集合，可以以量子比特形式存儲量子信息，是構(gòu)成量子計算機的基礎(chǔ)。目前，每個量子比特都需要自己的控制線或靜電門來操縱它的量子態(tài)。由于一個功能齊全的量子計算機需要數(shù)百萬個量子比特才能工作，這就意味著它需要數(shù)百萬條控制線。然而實現(xiàn)這一點并不現(xiàn)實，這成為擴大量子技術(shù)規(guī)模的挑戰(zhàn)之一。

由Menno Veldhorst領(lǐng)導(dǎo)的QuTech研究團隊采用了一種“共享控制”方法，其靈感來自于經(jīng)典的隨機訪問計算架構(gòu)，其中數(shù)百萬個晶體管只需幾千條控制線即可運行。 因此他們制造了一個量子芯片，在一個4×4棋盤狀陣列中布置了一個包含16個量子點的系統(tǒng)。QuTech 博士后研究員、《自然納米技術(shù)》上該研究的第一作者Francesco Borsoi解釋道：“陣列的量子點通過幾個共享控制電壓進(jìn)行集體處理，從而控制每個位點中不成對的（空穴）自旋?！?

類似于傳統(tǒng)計算機芯片

Borsoi繼續(xù)說道：“通過這種方式，控制線與量子點數(shù)量的縮放是亞線性的，遵循指數(shù)為0.5的‘Rent 規(guī)則’“，他引用了20世紀(jì)60年代IBM 科學(xué)家EF Rent觀察到的經(jīng)典冪律模式。“換句話來說，通過進(jìn)一步擴展這個概念，我們可以想象只用大約一千條控制線來控制一百萬個量子比特?！?Borsoi表示，盡管在達(dá)到這個數(shù)字之前還需要做更多的工作，但這個數(shù)字類似于傳統(tǒng)計算機芯片的比率。 “我們架構(gòu)的優(yōu)勢具備可擴展性，這是由Rent規(guī)則定義的，在經(jīng)典技術(shù)中也被證明是可擴展的。 ”他向《物理世界》雜志說道，“因此，這種類型的交叉陣列可以用作更大結(jié)構(gòu)的單元，并連接起來形成一個量子計算存儲器網(wǎng)絡(luò)。 ” 現(xiàn)在，研究人員計劃重點研究以更可靠的方式去調(diào)整大規(guī)模的量子點陣列的方法。 這可能涉及機器學(xué)習(xí)方法，這些方法可以實現(xiàn)量子點的可擴展性、自主調(diào)整及相互作用。 Borsoi 表示： “我們還計劃研究如何在此類陣列中執(zhí)行選擇性量子操作，同時最大限度地減少信號串?dāng)_，并開發(fā)均勻的材料平臺，以應(yīng)對上述所有挑戰(zhàn)。 ”

編譯：琳夢

編輯：慕一

特此說明：量子前哨翻譯此文僅作信息傳遞和參考，并不意味著同意此文中的觀點與數(shù)據(jù)。 —— end——