澳大利亚新南威尔士大学 (UNSW) 的科学家设计了一种新型的控制布线,他们希望能够适应数百万个量子位。

  在发表的研究中科学进展该团队解释说,他们想要控制量子位,但没有宝贵的空间被消耗越来越多的电力并产生需要耗散的热量的电缆所占据。

  UNSW的量子工程师Jarryd Pla博士说: “到目前为止,为了控制电子自旋量子位,我们必须通过将电流穿过位于量子位的电线来传递微波磁场。”“首先,磁场随着距离的变化而迅速减少,因此我们只能控制离导线最近的量子位。这意味着随着我们引入越来越多的量子位,我们应该添加越来越多的电线,这将占用芯片的大量空间。”

 

垂直放置的电线

  由于实验是在50毫克尔文或略低于-273摄氏度的温度下进行的,因此导线的热量可能会损害量子比特的可靠性。解决方案是垂直放置并将控制布线放在量子位之上,以及称为介电谐振器的晶体,该晶体接收微波并减少其波长。

  “我们首先移除了量子位旁边的导线,然后找到了一种将微波频率控制磁场传递到整个系统的新方法。因此,原则上,我们可以提供最多四百万量子位的控制字段,”Jarryd Pla说。

  “介电谐振器将波长降低到不到一毫米,这使我们能够非常有效地将微波能量转换为控制所有量子位的自旋的磁场。”

 

两项创新

  “这里有两个关键的创新。首先是我们不需要注入大量的能量来获得量子位的强大磁场,这基本上意味着我们不会产生太多的热量。第二个是该字段在芯片上非常均匀,因此数百万个量子位都受益于相同级别的控制。”

  该系统的测试被证明是成功的,接下来的步骤将是简化硅量子处理器的设计,以处理数十个量子位。

  Jarryd Pla指出: “尽管在我们制造具有一百万个量子位的处理器之前需要解决一些工程挑战,但我们很高兴我们现在有了一种控制它们的方法。”