光子盒研究所出品
科學家向大規(guī)模量子計算機邁出了新的一步：蘇塞克斯學院及其團隊首次證明，量子位（QB）可以以創(chuàng)紀錄的速度和精度在量子計算機微芯片之間直接傳輸； 他們將量子微芯片像拼圖一樣連接在一起，創(chuàng)造出強大的量子計算機。
圖中是兩個量子計算機微芯片，量子位以創(chuàng)紀錄的速度從一個微芯片轉(zhuǎn)移到另一個微芯片。
連接量子芯片創(chuàng)造世界紀錄
如今，量子計算機的運行規(guī)模為 100 個量子比特。 專家估計，解決重要問題將需要數(shù)百萬個量子比特，而這些問題超出了當今最強大的超級計算機的能力。 全球范圍內(nèi)正在競相開發(fā)量子計算機，以幫助解決許多重要的社會挑戰(zhàn)，包括抗生素的發(fā)現(xiàn)、提高化肥生產(chǎn)的能源效率，以及解決從民航到金融等幾乎每個行業(yè)的重要問題。
目前，計算機以簡單的線性形式解決問題，一次一個估計。
在量子領域，粒子可以同時出現(xiàn)在兩個地方。 研究人員希望利用這一功能來開發(fā)能夠同時進行多項估計的計算機； 量子粒子也可以相距數(shù)百萬公里連接起來量子傳輸速度，即時反映彼此的行為。 這兩個功能都可以用來開發(fā)更強大的計算機。
然而，一個障礙是需要在芯片之間快速可靠地傳輸量子信息：信息衰減并可能引入錯誤。 這項研究的結(jié)果可能會解決這個問題。
在2月8日發(fā)表在《自然通訊》上的一篇研究論文中[1]，科學家們證明，他們使用了一種名為“E”的新技術，借助電場鏈接（），使量子比特變得前所未有。 從一個量子計算微芯片模塊到另一個量子計算微芯片模塊的速度和精度不受限制。
最終，團隊成功傳輸了量子比特，成功率高達99.0%，連接率達到每秒2424個。 這兩個數(shù)字都是世界紀錄，并且比原始解決方案高出幾個數(shù)量級。 研究人員[2]表示，這表明原則上可以組合芯片來創(chuàng)建更強大的量子計算機。
“隨著量子計算機的發(fā)展，我們最終將受到微芯片規(guī)格的限制，這限制了芯片可以容納的量子位的數(shù)量，”博士說。 為此，模塊化方法是使量子計算機足夠強大以解決改變行業(yè)的問題的關鍵。 在證明我們可以連接兩個量子計算芯片并且運行良好之后，我們通過連接數(shù)百甚至數(shù)千個量子計算芯片來釋放量子計算的力量。 微芯片規(guī)模化的潛力。”
連接兩個模塊（模塊 A 和模塊 B）以實現(xiàn)模塊化離子阱量子計算機的過程圖示。
離子阱微芯片模塊
：有望實現(xiàn)商業(yè)化和大規(guī)模量子估計。
在以創(chuàng)世界紀錄的速度連接兩個模塊的同時，科學家們還確認了量子位的量子特性在傳輸過程中沒有受到影響：例如量子位的疊加態(tài)。
該公司首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人、蘇塞克斯學院量子技術中級講師 Weidt 博士表示[3]：“我們堅持不懈地致力于為人們提供一種可以徹底改變他們工作的世界的工具。該公司和蘇塞克斯“蘇塞克斯學院的團隊做了一些真正令人難以置信的事情，這將有助于使我們的愿景成為現(xiàn)實。這些令人興奮的結(jié)果顯示了量子計算機的非凡潛力量子傳輸速度，足以釋放量子計算的許多可能性。改變生活的應用的潛力。”
魏特
該公司剛剛從法國航空航天中心 (DLR) 獲得 6700 萬美元資金，用于建造兩臺量子計算機，并在其中部署新技術。 該公司近期還榮獲“2022年美國化學會創(chuàng)業(yè)獎”。
Weidt 補充道：“DLR 的協(xié)議可能是有史以來交給公司的最大的政府量子估算協(xié)議之一。這是對我們技術的巨大認可。公司今天正在努力將其部署到我們將推出該技術的商用機器中。”
這位博士與博士生 Falk Bonus 和博士后 Foni Rapha?l Le Brun 一起領導了這項研究，他們都是蘇塞克斯學院研究員和公司的量子顧問。
“該團隊已經(jīng)展示了使用量子鏈路進行快速且相干的離子傳輸，”韋博士說。
大規(guī)模量子估計：數(shù)學+物理+工程……
這位研究員是牛津郡新成立的國家量子計算中心的負責人，獨立于蘇塞克斯學院的研究團隊，他將這一進展描述為“向前邁出了非常重要的一步”。 但他表示，還需要做更多的工作來開發(fā)實用的系統(tǒng)。 “為了建造我們未來需要的量子計算機，我們首先需要將腳趾甲大小的芯片連接在一起，以獲得‘餐盤’大小的東西。蘇塞克斯學院的研究團隊已經(jīng)證明，量子比特可以實現(xiàn)快速、穩(wěn)定的傳輸。”
“但是，需要有一種機制將這些‘餐盤’連接在一起，以擴大機器的規(guī)模：也許是網(wǎng)球場的大小，以便進行現(xiàn)實和有用的估計，而這種規(guī)模的通信技術尚不可用。” 出現(xiàn)。”
薩塞克斯學院的博士生薩赫拉表示，該團隊已準備好迎接挑戰(zhàn)，將技術提升到一個新的水平。 “這不再只是一個數(shù)學問題，這是一個工程問題，這是一個計算機科學問題，這是一個物理問題。”
美國領先的工程公司之一勞斯萊斯對這項技術也持開放態(tài)度。 它正在與蘇塞克斯學院的研究人員合作開發(fā)可以設計更好的噴氣式飛機底盤的機器：使用強大的計算機來模擬氣流以測試客機底盤的新設計。
參考鏈接：
[2]
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