新的热量位让量子计算机接近室温

商业作者 / 姓名 / 2025-06-29 01:39
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新的热量位让量子计算机接近室温  对指数的未来感兴趣?连接,下载免费的电子书,观看主题演讲或浏览我的博客。  量子计算机

新的热量位让量子计算机接近室温

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  量子计算机是功能强大的下一代计算机,其比当今基于逻辑的计算机快1亿倍。但是,尽管事实上我们看到了一种方法,但今天将其中一个将其中一个放在您的桌子上,这些系统仍然面临着一个主要的挑战 - 为了进行运行,它们需要将它们保持在近0度的开尔文(或-275摄氏度),或者-275摄氏度,这是一个问题,这是一个问题,这是一个问题,因为一方需要将它们保持在高度专业的环境中,而在其他情况下,这意味着不可能开发的数量。

  幸运的是,尽管突破即将来临。随着量子计算机的尺寸和复杂性继续增长,所有这些增加的机械意味着更高的温度 - 如果有的话会破坏一个完全好的量子位,那就是热量。

  如今,有一些可能的解决方案,但是任何解决方案都必须很小,并且与现有的硅技术兼容。最近发表的两篇论文证实了由澳大利亚新南威尔士大学(UNSW)工程师开发的一种新设备。

  去年年初,研究人员暂定宣布了称为量子点的微小的半导体材料,可以被隔离,并且仍然用于执行下一代计算所需的量子操作,所有这些操作都是在相对烤面包的1.5摄氏度上进行的。

  “这仍然很冷,但是只有几千美元的制冷,而不是将芯片冷却至0.1开尔文所需的数百万美元,可以达到温度,” UNSW的高级研究员Andrew Dzurak说。

  这项研究不仅在同行评审中得到了大拇指,还通过了由荷兰代尔夫特理工大学的一支团队进行的第二次完全不同的研究验证。

  在确认此概念设备可以用作理论上的证明应该使我们有信心,即使不是类似的话,我们将是一种将量子计算机扩展到越来越有用的尺寸的一种方式。

  如果传统计算使用“位”二进制系统来执行逻辑操作,则量子计算使用量子状态的概率性质来管理特定的计算。

  这些状态最容易在微小的,优选的亚原子大小的颗粒的特征中表示。虽然以未测量的形式,这些粒子可以在数学上描述为在所谓的叠加中具有特征的混合物。

  叠加粒子的数学(使用这种方式时称为Qubits)可以使简短的算法工作,这些算法将传统计算机的时间太长而无法解决,至少在理论上。但是,要真正获得最大的收益,Qubits应该与其他Qubits合作,以更复杂的方式纠缠其数学。理想情况下,如果我们要制造一台不仅仅是一个昂贵的玩具的量子计算机,那么数十个量子位应该一起工作。

  一些科技公司,例如Google最近声称,在实现量子至高无上之后,他们拥有世界上最强大的系统,但已经声称已经是当时的。对于他们来说,下一步是将数百万人(即使不是数百万)连接在一起。这是一个崇高的目标,它为工程师带来了日益严重的问题。

  Dzurak说:“添加到系统中的每对量子对都会增加产生的总热量。”

  热风险使整个叠加的东西变得混乱,这就是为什么当前的设计如此依赖于将颗粒冻结到虚拟固定的冷却技术的原因。只是添加更多的散热器就会陷入空间和效率问题。因此,Dzurak和他的团队正在寻找可以容纳可以处理温度升高的量子的方法。

  他们发现,诀窍是将电子从储层中分离在一对纳米尺寸的岛屿上,称为量子点,该岛屿由硅金属氧化物制成。然后可以使用称为隧道的过程设置和测量电子状态,在该过程中,每个电子位置的量子不确定性使它们可以在点之间传送。

  孤立的量子巢中的这种隧道使电子的微妙状态具有针对稍高的温度的保护水平,同时仍允许系统与常规电子计算机链接。

  Dzurak说:“我们的新结果从实验设备到负担得起的量子计算机开辟了一条途径,用于现实世界业务和政府应用程序。”

  作为概念的证明,这是令人兴奋的东西。但是,在我们看到它与现有量子计算技术结合之前,需要回答很多问题。

  到目前为止,在温度下的烹饪速盘比平常高15倍,但我们尚未看到这如何转化为纠缠的组,以及纠正错误的方法是否仍然适用于“热”量子。

  毫无疑问,研究人员将在未来的实验中将注意力转移到这些问题上,使我们更接近能够破解宇宙可能给我们带来的一些最困难的问题的量子计算机。

  这项研究在这里和这里发表。

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