傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)在計(jì)算和存儲(chǔ)信息的時(shí)候，使用的是“0”和“1”組成的“普通比特位”。但是量子計(jì)算機(jī)的“量子比特位”，卻能夠借助量子的物理現(xiàn)象，同時(shí)疊加“0”和“1”的任意組合狀態(tài)，以與眾不同的方式、更快更好地完成同樣的任務(wù)。這項(xiàng)嶄新的技術(shù)，有望在氣候和藥物研究扥該領(lǐng)域引發(fā)一場(chǎng)革命。當(dāng)前世界各地已對(duì)多種架構(gòu)進(jìn)行測(cè)試，并且爭(zhēng)相推出首個(gè)集成了數(shù)以百萬計(jì)“量子比特”的量子計(jì)算機(jī)處理器。
運(yùn)行中的UNSW純硅量子計(jì)算機(jī)芯片
其中包括硅自旋量子比特、離子阱、超導(dǎo)循環(huán)、鉆石空缺、以及拓補(bǔ)量子比特。遺憾的是，在上述所有架構(gòu)中，量子位都相當(dāng)脆弱、很容易產(chǎn)生計(jì)算錯(cuò)誤。
即便是只包含了少數(shù)幾個(gè)量子位的量子處理器，通常也大到難以規(guī)模化生產(chǎn)。好消息是，來自澳大利亞新南威爾士大學(xué)（UNSW）的研究人員們，已經(jīng)開發(fā)出了同時(shí)解決這兩個(gè)痛點(diǎn)的新型芯片設(shè)計(jì)。
UNSW的研究人員們傾向于采用硅自旋量子計(jì)算方法，因?yàn)檫@樣就能夠復(fù)用現(xiàn)有的硅基微處理器技術(shù)。
據(jù)近日發(fā)表在《自然通訊》（NatureCommunications）期刊上的一篇論文所述，這是一款基于“互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體”（CMOS）工藝設(shè)計(jì)的新型計(jì)算芯片。
這顆硅量子處理器由一個(gè)巨大的二維量子比特陣列構(gòu)成，采用傳統(tǒng)的硅晶體管來控制量子位的自旋，以及用兩個(gè)量子比特來處理邏輯交互。
論文一作、MennoVeldhorst博士表示：
通過選擇量子比特位上的一個(gè)電極，我們可以控制一個(gè)量子比特的自旋，其存儲(chǔ)著‘0’或‘1’的量子二進(jìn)制編碼。而在量子位之間選擇電極，就可以在兩個(gè)量子比特上執(zhí)行邏輯交互或者運(yùn)算。
World‘sfirstcompletedesignofasiliconquantumcomputer
研究團(tuán)隊(duì)稱，量子計(jì)算所需的所有關(guān)鍵部件，都可以在單個(gè)芯片中實(shí)現(xiàn)。此外，該芯片的體系結(jié)構(gòu)中包含了依賴于存儲(chǔ)單一數(shù)據(jù)的多個(gè)量子位的錯(cuò)誤校正代碼，這是專門為自旋量子比特而設(shè)計(jì)的。
為了做好生產(chǎn)的準(zhǔn)備，UNSW團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì)還需要對(duì)芯片設(shè)計(jì)進(jìn)行一些必要的修改。另一方面，他們對(duì)實(shí)現(xiàn)當(dāng)前里程碑的速度感到自豪，因?yàn)樗麄?年前才創(chuàng)建了一個(gè)雙量子位邏輯門，并演示了如何在硅芯片上進(jìn)行量子計(jì)算。
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