控制量子计算的新超冷微波源研发成功

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12 月 13 日消息，《自然・电子学》上周发表的一项研究显示，芬兰阿尔托大学、VTT 和 IQM 在内的一个研究联盟设计了一种新的微波源，可以取代现有的阻碍量子计算机可扩展性的庞大控制系统。

据介绍，这一种电路，可以在接近绝对零度的温度下产生控制量子计算机所需的高质量微波信号。这是将控制系统移近量子处理器的关键一步，这可能会大大增加处理器中的量子比特数。

“我们已经建立了一个精确的微波源，它可以在与量子处理器相同的低温下工作，大约 -273℃，”团队负责人 Mikko Möttönen 说，他是阿尔托大学和芬兰 VTT 技术研究中心的教授，也是联合创始人和 IQM 首席科学家。

新的微波源是一种可以与量子处理器集成的片上设备。它的尺寸大约不到一毫米，不需要连接不同温度的高频控制电缆。使用这种低功率、低温的微波源，可以使用更小的低温恒温器，同时仍然增加处理器中的量子位数量。

“我们的设备产生的功率是以前版本的 100 倍，足以控制量子位和执行量子逻辑运算，”Möttönen 说。' 它产生一个非常精确的正弦波，每秒振荡超过十亿次。因此，来自微波源的量子位错误很少发生，这在实现精确的量子逻辑运算时很重要。

然而，连续波微波源，例如由该设备生产的微波源，不能按原样用于控制量子位。首先，必须将微波整形为脉冲。该团队目前正在开发快速打开和关闭微波源的方法。

了解到，即使没有产生脉冲的开关解决方案，高效、低噪声、低温的微波源也可用于一系列量子技术，例如量子传感器。

“除了量子计算机和传感器，微波源还可以作为其他电子设备的时钟。”Möttönen 解释称，它可以让不同的设备保持相同的节奏，使它们能够在所需的时间瞬间对几个不同的量子位进行操作。

此次研究的理论分析和初步设计由 VTT 的 Juha Hassel 等人完成。Hassel 目前是 IQM Quantum Computers 的工程和开发主管，IQM Quantum Computers 是泛欧量子计算机的领导者。

该设备随后在 VTT 制造，并由阿尔托大学的博士后研究 Chengyu Yan 和他的同事使用 OtaNano 研究基础设施进行操作。

除此之外，还包括华中科技大学副教授严现以及出现在刊文作者中的严承宇等人。