新颖的“拨动开关”或许会带来更多功能的量子处理器，输出更清楚

发布时间：2023-07-01 10:23:14 所属栏目：动态来源：

导读：如果你不能读取输出，那么一台功能强大的电脑又有什么用呢?或者说随时重新编程，让机器进行不一样的工作呢?设计量子计算机的人们面对了这种难题,而新设备可能能更好地解决这个问题。

该设备由美国国家标准与技术研

如果你不能读取输出，那么一台功能强大的电脑又有什么用呢?或者说随时重新编程，让机器进行不一样的工作呢?设计量子计算机的人们面对了这种难题,而新设备可能能更好地解决这个问题。

该设备由美国国家标准与技术研究院(NIST)的一组科学家介绍，包括两个超导量子比特，或量子位，这是量子计算机对经典计算机处理芯片中逻辑比特的模拟。这种新策略的核心依赖于一个“拨动开关”装置，该装置将量子位连接到一个称为“读出谐振器”的电路上，该电路可以读取量子位的计算输出。

在不同的状态下,这个拨动开关可转动,以调节量子位与读出谐振器之间的连接的强度。当关闭时，这三个元素彼此隔离。当开关打开连接两个量子位时，它们可以相互作用并进行计算。一旦计算完成，拨动开关可以连接量子位和读出谐振器中的任何一个来检索结果。

该论文的作者之一、NIST物理学家雷·西蒙兹(Ray Simmonds)说:“我们的目标是让量子比特保持快乐，这样它们就可以在不受干扰的情况下进行计算，同时在我们想要的时候仍然能够读出它们。”“这种设备架构有助于保护量子位，并有望提高我们用量子位构建量子信息处理器所需的高保真测量能力。”

量子计算机仍处于发展的初级阶段，它将利用量子力学的奇异特性来完成即使是我们最强大的经典计算机也难以完成的工作，比如通过对化学相互作用进行复杂的模拟来帮助开发新药。

然而，量子计算机设计者仍然面临许多问题。其中之一是量子电路会受到外部甚至内部噪音的干扰，这些噪音是由制造计算机的材料的缺陷引起的。这种噪声本质上是随机行为，可能会在量子计算中产生错误。

现在的量子位本身就有噪声，但这并不是唯一的问题。许多量子计算机设计都有所谓的静态架构，处理器中的每个量子位都与相邻的量子位和读出谐振器物理连接。将量子位连接在一起并连接到它们的读出器的人造电线可能会使它们暴露在更多的噪音中。

该团队的可编程拨动开关避开了这两个问题。首先，它可以防止外部电路噪声通过量子位读出谐振器无孔不入地潜入光学显微镜系统，并防止一些量子位在看起来应该安静的时候相互交谈。

西蒙兹说:“这减少了量子计算机中一个关键的噪声源。”

其次，元件之间开关的打开和关闭是由从远处发送的微波脉冲序列控制的，而不是通过静态结构的物理连接。集成更多这样的拨动开关可能是更容易编程的量子计算机的基础。微波脉冲还可以设置逻辑操作的顺序和顺序，这意味着由该团队的许多拨动开关组成的芯片可以被指示执行任何数量的任务。

“这使得芯片可编程，”西蒙兹说。“你可以通过软件来改变芯片，而不是在芯片上拥有一个完全固定的架构。”

这次演示中的量子比特，以及拨动开关和读出电路，都是由超导元件制成的，这些元件无电阻导电，必须在非常冷的温度下运行。拨动开关本身是由超导量子干涉装置(SQUID)制成的，该装置对通过其回路的磁场非常敏感。驱动微波电流通过附近的天线环路，可以在实际中需要测量值时选择性地诱导量子传感器位元与晶体管的读出谐振器之间的非线性相互作用。

（编辑：汽车网）

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