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简述量子芯片

admin2021-01-15151

2020-12-06 23:33 科技产业微考察

中国研究团队构建的量子盘算机“九章”实现了刷屏,引发了人们对量子盘算的极大兴趣。那么,作为实现量子盘算焦点的量子芯片情形又是若何?

简言之,量子盘算机是一类遵照量子力学纪律举行高速数学和逻辑运算、存储及处置量子信息的物理装置。当某个装置处置和盘算的是量子信息、运行的是量子算法时,它就是量子盘算机。量子芯片则是量子盘算机的焦点之一,也是执行量子盘算,举行量子信息处置的硬件装置。

现在量子盘算主要分为固态器件(也可称之为电学门路)和光学门路两大类量子盘算门路。九章属于光学门路,光学门路的光量子在相关时间上有优势,由于光受环境滋扰比较少。然则其可操控性较弱,而且与经典盘算很难实现兼容。现在,媒体报道较多的IBM与谷歌的量子盘算,所走的就是超导量子盘算门路,而英特尔所走的是半导体量子手艺门路。无论是超导照样半导体都属于固态器件门路,都属于电学门路。

光学门路与电学门路量子盘算,事实哪种在未来会更乐成,业界并没有给出定论,然则从与经典盘算的兼容、从现有工艺与产业资源的成熟度、商业化和产业化等综合维度来看,固态器件都有显著的优势。现在世界上多数量子盘算接纳固态器件的门路,由于它有很好的工业基础,而且与经典盘算能够更好地融合,更容易实现产业化、工程化。

凭据知乎上本源量子提供的资料,在芯片的实现上,经典集成电路芯片是通过一个个晶体管构建经典比特,二进制信息单元即经典比特。而量子芯片接纳差别物理系统构建量子比特,例如超导量子芯片行使约瑟夫森结来实现二能阶系统,半导体量子芯片通过控制电子的多个自由度实现二能阶系统等。

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------------------------- 简述量子芯片 第1张

半导体量子芯片可以很好地连系和行使现代成熟的半导体微电子制造工艺,通过纯电控的方式制备、操控与读取量子比特更具灵活性。与现代大规模集成电路类似,半导体量子芯片具有优越的可扩展、可集成特征,被认为是未来实现大规模实用化量子盘算的最佳候选系统之一。

同传统集成电路芯片设计类似,量子芯片的设计也需要依赖设计和仿真软件。但由于同半导体芯片电路特征差别,量子芯片电路原理和结构设计遵照完全差别的逻辑,需要重新开发。

在制造方面,量子芯片的生产制造历程自己具有的庞大的系统工程属性以及需要异常专业化知识系统,其生产制造的每个环节,都需要专业化水平较高的特定工程师逐步调试工艺参数。在封装环节,也需要在传统封装手艺的基础上,通过手艺工具实现对于量子芯片的封装。一方面要求能够在封装后,大幅度抑制信号泄露并举行噪声隔离,同时要具有高效的集成性,高效的散热性能,提供磁场屏障珍爱与红外辐射屏障珍爱等特征。另一方面,在封装中,最主要的环节是要将其中的控制通道,通过微波线缆引出,保证低温状态下能够有用将量子芯片冷却到较低的温度。

现在,各国 *** 和国际巨头都在努力开发量子盘算机和量子芯片。美国近十年来,已通过“量子信息科学和手艺发展规划”等项目,以每年约 2 亿美元的投入力度,连续支持量子信息各领域研究。欧盟 2016 年推出“量子宣言”旗舰设计,在未来十年投资 10 亿欧元,支持量子盘算、通讯、模拟和传感四大领域的研究和应用推广,并在 2018 年 11 月正式启动首批20 个研究项目。日本文部科学省 2013 年建立量子信息和通讯研究促进会以及量子科学手艺研究开发机构,设计未来十年内投资 400 亿日元,支持量子通讯和量子信息领域的研发。

企业层面上来看,谷歌、IBM、英特尔和微软等科技巨头近年来大肆进军量子盘算领域,而且与耶鲁大学、麻省理工学院、加州大学系统等科研机构联合攻关共性手艺。在克日(12月4日)刚刚举行的英特尔研究院开放日活动上,英特尔再次推出新款量子控制芯片,第二代低温控制芯片Horse Ridge II。

网友评论

3条评论
  • 2021-01-15 00:07:58

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