疫苗和药物开发、人工智能、运输和物流、气候科学——所有这些领域都将通过开发成熟的量子计算机而发生改变。在过去十年里，对量子计算机的投资急剧上升。
目前的量子处理器相当小，只有不到100个量子比特。这是因为比特是计算中最小的证据单位，而量子位是由“量子比特”衍生而来的。最初，量子处理器是决定量子计算能力的关键;全球主要应用的实现可能需要超过100万个量子比特的处理器。
然而，新的研究解决了一个主要问题:我们如何从控制几个量子比特到控制数百万个量子比特?在《科学进展》杂志上发表的一项研究中，一项新技术被引入，可以提供一种可能的解决方案。爱游戏ayx体育
量子计算机使用量子位来存储和处理量子信息。与经典计算机中的信息比特相比，量子比特使用被称为“叠加”和“纠缠”的自然属性来进行快速计算。此外，与传统的比特不同，量子比特同时存在于两种状态(即0和1)。这以前被称为叠加态。
来自谷歌的量子计算机只有53个量子比特，并且被冷藏到-273℃以下。这种极端的温度会融化热量，这可能会导致脆弱的量子比特出现错误。虽然这样的演示是至关重要的，但主要任务是构建具有额外量子位的量子处理器。
新南威尔士大学悉尼分校正在努力用硅制造量子计算机，硅是传统微芯片中使用的同一种材料。一个硅芯片包含数十亿个比特，因此使用这种技术来构建量子计算机的前景有点令人着迷。爱游戏ayx体育
在硅量子处理器中，信息存储在芯片表面小电极下的单个电子中。具体来说，量子比特被编码在电子的自旋中。它可以被表示为电子内部的一个小指南针。罗盘指针可以指向北方或南方，分别表示状态0和1。要使一个量子位同时处于0和1状态，必须将控制信号指示到所需的量子位。在硅中的量子比特的情况下，这种控制信号是一个微波场，类似于5G网络上的电话通话。微波与电子相互作用，使其自旋旋转。目前，每个量子比特都需要一个独立的微波控制场。每根电缆带来的热量在到达量子处理器之前都必须消散。
大约有50个量子比特，这是一个问题;然而,可控的。目前的冰箱技术已经发展到电缆热负荷。爱游戏ayx体育然而，如果使用一百万个或更多量子比特的系统，就会出现问题。
针对提供数百万个自旋量子比特控制信号的挑战，在20世纪90年代末提出了一种解决方案。?？“全球控制”的想法是在整个量子处理器上发送一个微波控制面板。
20多年来，量子计算机的全球控制一直存在，但只是一个想法。科学家们无法开发出一种集成在量子芯片上的技术，从而产生低功率的微波场爱游戏ayx体育。
在这项研究中，一个所谓的介质谐振器最终可以使这成为可能。介电谐振器是一种小而透明的晶体，能在短时间内捕获微波。俘获微波，也被称为共振，使它们与自旋量子比特相互作用的时间更长，并降低了创建控制场所需的微波功率。
在最近的实验中，介电谐振器在一个区域上创建了一个控制场，该区域可以包含多达400万个量子比特。使用的量子芯片是一个双量子比特设备。研究表明，由晶体产生的微波可以逆转每个个体的自旋状态。
在这项技术达到标准之前，还有许多工作要做。爱游戏ayx体育然而，这项研究已经成功地逆转了量子比特的状态，但还没有产生任意的叠加态。
实验正在进行中，以证明这一关键能力。此外，介电谐振腔对量子处理器其他方面的影响也有待进一步研究。
