英特爾正在測試用於量子計算的最小自旋量子比特晶元

摘要：

英特爾將使用「自旋量子比特」而不是超導量子比特。

這項新技術剛好可以將1,500個量子比特擺在單根人類頭髮的直徑上。

該晶元是使用現有程序製造的。

今年早些時候，英特爾推出了49-qubit超導測試晶元，並宣布正在開發17-qubit版本。目前，英特爾正在生產與競爭對手谷歌和IBM類似的量子晶元，谷歌和IBM最近分別推出了50-qubit和72-qubit量子計算機。

現在，英特爾的研究人員正在採取新的技術手段，開發一種使用「自旋量子比特」代替超導量子比特的晶元。這款新型晶元採用的製造技術與俄勒岡州英特爾D1D製造部門創建的傳統晶元使用的製造技術相同。

什麼是量子比特？量子計算機如何工作？

量子比特是量子計算中的一個信息單位，類似於經典的二進位位。在一個經典系統中，可以處於開狀態或關狀態，但是在量子比特中，量子力學允許量子比特同時處於兩種狀態的疊加態。因此，它可以同時代表許多狀態，從而提高計算機的處理能力。

量子計算機是一種使用量子比特執行量子計算的設備。它們不同於二進位數字電子計算機，常見的數字計算使用二進位數字比特(bits)，而量子計算則使用量子比特(qubits)，量子比特可以處於狀態的疊加狀態。

什麼是自旋量子比特晶元？

自旋量子比特晶元不包含晶體管——構成當今計算設備基礎的開關鍵的開/關——但是可以容納一個單電子的量子比特。然後這個單電子可以同時處於多個自旋狀態，或者處於開啟狀態或者關閉狀態，或者處於兩種狀態之間的某種狀態。這反過來提供了比晶體管更大的計算能力，並且它是量子計算的基礎。

照片中的曲折線是將晶元的量子比特與外部世界連接起來的印刷線路。

什麼是超導量子比特？

超導量子比特是使用稱為約瑟夫森隧道結的微小結構的電子電路。當冷卻到20 mK左右的溫度時，這些電路就像「人造原子」一樣，表現出類似於自旋量子比特的疊加態的量子態。

英特爾晶元有何新進展？

英特爾研究人員正在通過測試一種新的微型「自旋量子比特」晶元向量子計算機邁出新的步伐，它比鉛筆的橡皮擦小，這是英特爾迄今為止開發的最小的量子計算晶元。

2018年的照片顯示了在鉛筆橡皮擦上的英特爾新型量子計算晶元。

新型自旋量子比特晶元需要在極低的溫度下執行量子計算操作：大約華氏零下460度——比外太空冷250倍(250 times colder than space)。這裡最令人驚訝的特徵是它容納了大約50納米大小的量子比特。這些量子比特只能在電子顯微鏡下觀察，英特爾可以將約1,500個量子比特剛好擺在單根人類頭髮的直徑上。

這意味著新型英特爾自旋量子比特晶元的設計可以擴大規模。因為英特爾認為它在目前現有的超導量子比特架構上不能適應超過1000個量子比特。

英特爾甚至表示：「未來的量子計算機將包含數千乃至數百萬的量子比特，並且將比現今最快的超級計算機更強大。」

本文由量子計算最前沿基於相關資料原創編譯，轉載請聯繫本公眾號獲得授權。

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