新控制尺度的量子芯片
扩大量子计算机的一个根本性障碍是“量子位干扰”。在“Science Advances”杂志上发表的一篇新的研究报告(“Demonstration of Universal Parametric Entangling Gates on a Multi-Qubit Lattice”)中,来自Rigetti Computing的工程师和物理学家描述了一种突破,可以通过减少干扰来扩大实际中量子处理器的尺寸。
该论文的主要作者Matt Reagor说:“我们开发了一种技术,随着我们为芯片增加了更多的量子比特,该技术使我们能够减少量子比特之间的干扰,从而保留了执行逻辑操作的能力,所述执行逻辑操作独立于(大)量子寄存器状态”。 为了解释这个概念,Rigetti团队用酒杯作为量子比特: 碰杯葡萄酒杯,你会听到它的谐振频率(通常约400赫兹)。同样,那个频率的声波也会导致相同的玻璃振动。玻璃中的不同形状或量的液体将产生不同的碰撞,即不同的共振频率。一个碰杯葡萄酒杯会导致相同的,附近的眼镜震动。不同形状的眼镜是“不共振眼镜”,这意味着它们不会有太大震动。 图示是Rigetti的19Q超导量子处理器。图片来源: Rigetti计算 那么,眼镜和量子比特之间的关系是什么? Reagor解释说,超导量子处理器上的每个物理量子比特都以振荡电流的形式存储能量。他说:“把每一个量子比特比作酒杯。“一个量子比特(例如”0“或”1“)的逻辑状态是由其相应的电流状态编码的,在我们的类推中,这相当于一个酒杯是否在振动。 超导量子比特的非常成功的一类纠缠门是通过将两个或更多个量子比特调谐成相互共振来操作。在这个调谐点上,“酒杯”互相挑起“振动”。 这一效果足以产生重大的、有条件的振动变化,可以作为条件逻辑来使用。想象一下,从杯子里倒酒或者从杯子里吸出酒,以使这种调谐发生。利用量子比特,就存在满足相同的目的可调电路元件。 Reagor说:“当我们扩大量子处理器的规模时,在执行特定的条件逻辑门时,要管理的酒杯越来越多。想象一下,有很多同样的酒杯,酒量越来越多,现在我们想调整一杯酒与另一杯酒共振,而不会打扰其他酒杯,为此,你可以试着把酒杯的酒量平衡一下。但是这种转移需要瞬间完成,以避免晃动其他酒杯。假设一个酒杯的共振频率为一个频率上(称为400 Hz),而另一个酒杯则有一个不同的频率(比如380 Hz)。现在我们利用一些有点微妙的音乐效果,实际上我们会反复填充和消耗其中一个杯子。” 他继续说道:“我们重复的是,在杯子的不同频率上进行填充操作(在这里,每秒钟20次,或者20赫兹),通过这样做,我们为这个杯子创建了一个音拍,这个杯子与另一个杯子是完全共振的。物理学家有时称这为一个参数化过程,我们的音拍是“纯”的 -它没有干扰其他杯子的频率内容,这就是我们在最近的工作中所演示的,我们在这里利用参数化双量子比特门操控一个复杂的8量子比特处理器。” Reagor总结说:“虽然这个比喻听起来有点奇怪,但从数学的角度来看,它对我们特定技术的映射是惊人的准确。 原文链接:https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=49314.php (实验帮译) 分享到:
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