控制量子计算的新超冷微波源研发成功

展全思梦 2025-11-04 21:01:20

控制量子计算的新超冷微波源研发成功字体：小中大分享到：控制量子计算的新超冷微波源研发成功 2021-12-13 08:41:22 来源：科技日报

10日发表在《自然电子学》上的一项研究显示，芬兰研究人员开发出一种电路，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。这是将控制系统向量子处理器靠拢，或者大幅增加处理器中量子比特数量的关键一步。

限制量子计算机尺寸的因素之一是量子处理器中控制量子位的机制。这通常通过使用一系列微波脉冲来实现，由于量子处理器在接近绝对零度的温度下工作，控制脉冲通常通过室温下的宽带电缆进入冷却环境。

随着量子位数量的增加，所需电缆的数量也增加。这限制了量子处理器的潜在尺寸，因为冷却量子位的冰箱必须变得更大，以容纳越来越多的电缆，同时试图冷却它们。

由芬兰阿尔托大学和芬兰国家技术研究中心(VTT)领导的联合研究小组开发了解决这一问题的关键部件。

新型微波源是一种可以与量子处理器集成的设备，尺寸小于一毫米，不需要连接不同温度的高频控制电缆。使用这种低功率和低温微波源，可以使用更小的低温恒温器，同时仍然增加处理器中量子位的数量。

领导该团队的阿尔托大学教授迈克尔·莫顿(Michael Morton)表示，新设备产生的功率是上一版本的100倍，足以控制量子位并进行量子逻辑运算。它产生非常精确的正弦波，每秒钟振荡超过10亿次。因此，来自微波源的量子比特误差很少发生，这对于实现精确的量子逻辑运算非常重要。

这种设备产生的CW微波源不能用来原样控制量子比特，所以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。即使没有产生脉冲的开关方案，高效率、低噪声、低温的微波源也可以用在一系列量子技术中，比如量子传感器。

Moen表示，除了量子计算机和传感器，微波源还可以用作其他电子设备的时钟。它允许不同的设备保持相同的节奏，使它们能够在所需的时刻操作几个不同的量子位。(记者张)据

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