美军资助项目:量子芯片制造为可扩展量子处理器铺平道路

一项由美军方资助项目标志着可扩展量子处理器领域的转折点,它使用基于金刚石的量子比特和量子光子学生产出了该类型最大的量子芯片。

美军资助项目:量子芯片制造为可扩展量子处理器铺平道路

建造量子计算机将需要数以百万计的量子处理器,而麻省理工学院和桑迪亚国家实验室的新研究(由美国陆军作战能力发展司令部的陆军研究实验室的分布式量子信息中心部分资助和管理)展示了一种扩大处理器生产规模的可行方法。

新芯片中的量子位是由金刚石缺陷制成的人造原子,可以用可见光和微波激发,发射携带量子信息的光子。研究人员在同行评议的《自然》杂志上描述了这一过程,它是一种混合方法,即将精心挑选的含有多个金刚石量子比特的量子微芯片置于氮化铝光子集成电路上。

麻省理工学院电气工程与计算机科学系副教授Dirk Englund说:“在过去的20年量子工程中,以与集成电子器件相当的体积制造这种人工qubit系统一直是终极愿景。“尽管在这一非常活跃的研究领域取得了显着进展,但迄今为止,制造和材料的复杂性使每个光子系统仅产生两到三个发射器。”

使用他们的混合方法,研究人员能够构建一个128qubit系统,这是迄今为止最大的集成人造原子光子芯片。研究人员称,这些量子比特稳定且寿命长,它们的发射可以在电路内进行调整,以产生光谱上无法区分的光子。

尽管该平台提供了一个可扩展工艺生产人工原子光子芯片,但下一步将测试其处理能力。

麻省理工学院研究员表示,由于集成技术是混合的和模块化的,因此可以选择适合每个组件的最佳材料,而不是仅仅依靠一种材料的自然特性,从而使每种不同材料的最佳特性组合到一个系统中。

研究人员说,要制造出模块化量子计算机和长距离传输量子比特的多通道量子中继器所需的更大芯片,就必须找到一种方法实现这一过程的自动化,并证明与调制器和探测器等光电元件的进一步集成。

该团队在人工原子和光子学的大规模集成方面取得了令人难以置信的进展,迄今为止,该团队成功展示的模块化方法对陆军高度关注的未来量子计算机和量子网络具有巨大的应用前景。

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