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大规模量子计算 科学家实现紧凑 灵敏的量子比特读数

2019-04-08 17:20:11   来源:

悉尼新南威尔士大学的米歇尔西蒙斯教授团队展示了一种紧凑型传感器,用于获取存储在单个原子电子中的信息 - 这一突破使我们更接近硅中可扩展的量子计算。

该研究由量子计算和通信技术卓越中心(CQC2T)的席梦思小组在博士生Prasanna Pakkiam担任主要作者时进行,今天发表在物理评论X(PRX)杂志上。

由半导体中的单个原子上的电子构成的量子位(或量子位)是大规模量子计算机的一个很有前景的平台,这要归功于它们的持久稳定性。通过在硅芯片中精确定位和封装单个磷原子来创建量子比特是西蒙斯团队在全球领先的独特方法。

但是,增加磷原子结构扩大所需的所有连接和门将是一个挑战 - 直到现在。

西蒙斯教授说:“为了监控一个量子比特,你必须在个别原子周围建立多个连接和门,这里没有太多空间。”“更重要的是,你需要靠近的高品质量子比特,这样他们才能互相交流 - 只有你的门基础设施尽可能少,才能实现。”

与制造量子计算机的其他方法相比,席梦思的系统已经具有相对较低的门密度。然而,传统测量仍然需要每个量子位至少4个门:1个用于控制它,3个用于读取它。

通过将读出传感器集成到一个控制门中,新南威尔士大学的团队已经能够将其降至两个门:1个用于控制,1个用于读取。

“我们的系统不仅更紧凑,而且通过集成连接到栅极的超导电路,我们现在可以通过测量电子是否在两个相邻原子之间移动来确定量子位的量子态,”主要作者Pakkiam表示。

“而且我们已经证明,只需一次测量即可实时实现 - 单次测量 - 无需重复实验并平均结果。”

“这代表了我们如何阅读嵌入在量子比特中的信息的一个重大进步,”西蒙斯总结道。“结果证实,量子位的单门读数现在达到了对可扩展量子计算机进行必要的量子纠错所需的灵敏度。”

澳大利亚第一家量子计算公司

自2017年5月以来,澳大利亚第一家量子计算公司Silicon Quantum Computing Pty Limited(SQC)一直致力于创建和商业化基于澳大利亚量子计算和通信技术卓越中心开发的一套知识产权的量子计算机( CQC2T)。

SQC与悉尼新南威尔士大学校园的CQC2T共同投资,投资于由世界领先的量子研究人员领导的并行技术开发项目组合,其中包括澳大利亚年度最佳人士和获奖者Michelle Simmons教授。其目标是到2022年在硅片上生产10比特的示范器件,作为商用规模硅基量子计算机的先驱。

SQC认为,量子计算最终将对全球经济产生重大影响,可能应用于软件设计,机器学习,调度和后勤规划,财务分析,股票市场建模,软件和硬件验证,气候建模,快速药物设计和检测,早期疾病检测和预防。

SQC通过政府,企业和大学的独特联盟创建,与一些最大的科技跨国公司和外国研究实验室竞争。

除了开发自己的专有技术和知识产权外,SQC还将继续与CQC2T以及澳大利亚和国际量子计算生态系统的其他参与者合作,在澳大利亚建立和发展硅量子计算行业,并最终实现其产品和服务全球市场。