一種經過特殊設計的控制量子位元的晶片，可以在極低的溫度下工作，進一步向解決“

佈線瓶頸

”靠近。

來自QuTech和英特爾的研究人員和工程師聯合設計並測試了低溫晶片，並

向可擴充套件的量子計算機邁出了重要一步

，研究成果發表在《自然》雜誌上。

量子計算機的每個基本單元，即量子位元，通常由一根導線單獨定址。首席研究員Lieven Vandersypen表示，這

阻礙了可擴充套件量子計算機的發展，因為數百萬量子位元需要數百萬條線

。

該障礙就是上文提到的“佈線瓶頸”。在經典計算機中，一個擁有數十億電晶體的現代處理器只有幾千個連線。由於量子位元工作所需的低溫環境，而控制量子位元的電子裝置在室溫下工作，佈線問題變得更加嚴重。

傳統的晶片根本無法承受這種極端的溫度，因此一種新的低溫控制晶片應運而生。

圖1｜左邊研究人員手拿量子位元， 右邊手持Horse Ridge晶片（來源：QuTech）

1。 英特爾Horse Ridge

英特爾和QuTech的工程師們設計了一種特殊的矽基積體電路，抵禦寒冷 （比絕對零度高3攝氏度的環境） 的同時還可以控制量子位元。

聯合首席研究員Edoardo Charbon表示，團隊採用了與傳統微處理器相同的技術——

CMOS技術

。而對於Horse Ridge晶片，團隊則是採用了

英特爾22奈米低功耗FinFET技術

。

由於電子裝置在低溫下的執行方式非常不同，所以採用特殊技術來設計晶片。既確保了晶片的正常執行，又高精度地控制了量子位元。

最終，控制晶片和量子位元可以整合在同一個晶片或封裝上 （因為它們都是用矽製造的），從而進一步緩解了佈線瓶頸。

圖2｜Horse Ridge晶片（來源：QuTech）

2。 高保真度和良好的可程式設計性

為了評估低溫Horse Ridge控制晶片的質量，研究人員把它與經典的室溫控制晶片做對比發現，該系統的

門保真度高達99.7%

，且

限制因素源於量子位元本身，而不是來自Horse Ridge晶片的控制訊號

。這對低溫控制晶片的效能來說是個好訊息。

研究人員還

使用一個雙量子位元的量子演算法，展示了低溫控制晶片的可程式設計性

。Deutsch–Jozsa演算法是最簡單的演算法之一，在量子計算機上比經典計算機的效率高得多。

這證明了用任意的操作序列對控制晶片進行程式設計的能力，並

為片上實現和真正可擴充套件的量子計算機開闢了道路。

宣告：此文出於傳遞高質量資訊之目的，若來源標註錯誤或侵權，請作者持權屬證明與我們聯絡，我們將及時更正、刪除，所有圖片的版權歸屬所引用組織機構，此處僅引用，原創文章轉載需授權。

｜編 輯：王嘉雯 ｜審 校：丁 豔