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當前位置：全球首臺硅基量子計算機問世
發布時間：2025-10-28 09:06:43
英國初創公司研制出全球首臺硅基量子計算機，所采用的是與幾乎所有現代數字電子產品相同的晶體管技術。該計算機采用的是互補金屬氧化物半導體(CMOS)芯片制造工藝，這種工藝同樣用于生產智能手機、筆記本電腦、數碼相機等設備的芯片。?CMOS技術應用極為廣泛，原因在于其制造的芯片在閑置狀態下不耗電。將該技術融入量子計算機，為量子計算機的廣泛應用和低成本制造鋪平了道路。?這款由英國量子運動公司打造的量子計算機的另一大重要特點是體積相對小巧。僅需3個19英寸（約合48.26厘米）的服務器機柜即可將其容納，其中包括集成控制電子設備和稀釋制冷機，用于操控量子比特，并創造維持其脆弱量子態所需的極低溫環境。該系統結合了量子處理單元、用戶界面和行業標準控制軟件，構成了一個完整的量子計算平臺。它采用的是自旋量子比特，這類量子比特將量子信息編碼在基本粒子(最常見的是單個電子)的自旋中。?量子運動公司的代表在9月15日的一份聲明中表示，該系統還具有高度可擴展性。其量子處理單元本身基于“瓦片架構”。?量子處理單元將必要的計算、讀出和控制元件濃縮到一個密集的陣列中，該陣列可在單塊芯片上重復部署。量子運動公司的代表稱，這意味著未來迭代的量子處理單元(即量子計算發生的物理硬件)可升級至包含數百萬個量子比特，且該系統能讓該公司未來版本的量子處理單元輕松替換現有處理器。該公司代表指出，該系統是在10年內推出具備商業可行性的量子計算機的第一步。?這一系統也是在英國國家量子計算中心“量子計算試驗臺計劃”支持下研發的首臺硅自旋量子比特計算機。該計劃旨在利用不同技術打造7臺量子計算機原型，并測試其可行性。這臺量子計算機的研發基于量子運動公司和倫敦大學學院合作開展的研究，旨在打造容錯性更強的量子系統。該研究實現了2量子比特門98%的準確率，而2量子比特門是量子電路的基本構建模塊。98%的準確率在這臺新計算機所使用的基于300毫米晶圓、由天然硅制造的量子比特中處于世界領先水平。容錯性對于量子計算至關重要，因為量子比特以脆弱且易出錯而聞名。這種不穩定性源于量子比特的退相干特性。疊加態(量子比特可同時存在于多種狀態的能力)和糾纏態(兩個或多個量子比特相互關聯、無論相距多遠都共享同一狀態的能力，因此改變一個量子比特會同時改變另一個量子比特)是量子計算的核心，但這兩種狀態都十分脆弱，即便與環境發生最輕微的相互作用，都可能被破壞。溫度變化、電磁干擾或其他環境因素都可能扭曲或破壞這些特性，導致計算結果不準確。這種脆弱性是實現可擴展、高性能量子計算的最大障礙之一。這也是為何大量量子計算研究都集中在量子糾錯領域。作為硅基量子糾錯項目的一部分，量子運動公司利用由標準300毫米半導體制造工藝打造的硅自旋量子比特及其糾錯研究成果，構建容錯架構。這種架構有望擴展至實現量子優勢所需的數百萬個量子比特的規模。此類制造工藝相比其他工藝的主要優勢在于硅制造的通用性。由于大規模生產這類芯片所需的設施、標準和技術已十分成熟，因此與其他更獨特的組件相比，它們的生產成本更低，生產速度更快，生產規模也更大。
