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大躍進!英特爾量子運算系統在1.1 開爾文下運行、溫度提高11倍

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科技產業資訊室 (iKnow) - Kyle 發表於 2020年4月21日

圖、量子運算系統溫控技術演進

英特爾向實用量子電腦又邁進了一步。英特爾與QuTech及澳洲的新南威爾士大學紛紛在權威學術雜誌「自然」上發佈了一項全新的研究成果--“熱”量子電腦技術,掙脫低溫枷鎖。

先前由谷歌或IBM等公司所開發的晶片量子運算使用超導量子位技術,必須在0.1 Kelvin(攝氏零下273.05度)超低溫度範圍內,或者略高於絕對零度(略低於華氏零下460度)下運作。

換個角度來說,由於量子位元在超導電路實現或在半導體內形成時,會造成溫度升高並嚴重干擾量子位元形成,這對於性能上的影響十分巨大。所以為了讓量子電腦能夠順利運作,必須在超低溫情況下才行。為了建造這麼低的溫度環境,其成本是非常昂貴的。

因而,這幾年開始有許多的研究機構正逐步嘗試能夠讓量子電腦能夠愈接近常溫或者較高的溫度下運行,以強化量子電腦未來成長的潛能。

英特爾和QuTech就在這一前提下合作研發,並已經成功地控制了量子位元(即溫度在1 Kelvin以上的量子位元),這使得把量子位元和控制電子元件同時放在一片晶片上的可能性變得更加容易,因而可以較為輕易的製造出更先進的量子電腦。

根據其公布的文件顯示,研究人員在矽晶片上進行概念驗證的量子處理器單元時的工作溫度為1.1 Kelvin,根本是原來0.1 Kelvin溫度的11倍高。無獨有偶的澳洲新南威爾士大學也研發出,1.5 Kelvin的量子處理器。

目前最先進的量子電腦也只有幾十個量子位元而已,而要建立一台真正可用的全功能量子電腦可能需要超過100萬個量子位元。因此,無論是英特爾或者是新南威爾士大學的研究成果,暗示著未來邁向可擴展量子電腦的前景將愈來愈近。

英特爾提出的技術能將矽中的電子自旋作為量子位元,並且可以和周圍在1.1 Kelvin左右溫度的材料有效的隔離開,進而引入定域電子來操控量子位元,英特爾聲稱這將是此類量子處理器擴展至百萬量子位元所不可或缺的先決條件。

雖然這兩項研究可提升的溫度並不是很大,但是卻極大的降低了量子電腦在溫度控制上的成本,在量子電腦技術中是非常重要的里程碑,對量子電腦的技術進步和發展起到非常大的作用。(745字)


參考資料:
Intel Heats Up Race for Scalable Quantum Computers, Announces Qubit Breakthrough. The Daily Hodl, 2020/4/16
Hot qubits break one of the biggest constraints to practical quantum computers. PHYS.org,2020/4/15


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