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新超導電路設(shè)計或讓量子處理器提速10倍!
2025年05月06日 11:26:57 來源:化工儀器網(wǎng) 點擊量:6003

5月6日,美國麻省理工學院團隊在《自然·通訊》雜志上展示了一種全新超導電路設(shè)計,該設(shè)計可讓量子處理器速度提高10倍。

  5月6日,美國麻省理工學院團隊在《自然·通訊》雜志上展示了一種全新超導電路設(shè)計,該設(shè)計可讓量子處理器速度提高10倍。這是目前量子系統(tǒng)中實現(xiàn)的最強非線性光物質(zhì)耦合,有助于未來量子計算機運行更快、更穩(wěn)定,并推動其實用化進程。
 
  量子計算機的潛力在于其模擬復雜分子結(jié)構(gòu)或加速人工智能訓練的能力,但實現(xiàn)這些應用的前提是量子處理器能以超高速完成計算并精準讀取結(jié)果。傳統(tǒng)量子系統(tǒng)的讀取效率受限于光子與人工原子(存儲量子信息的載體)之間的耦合強度。
 
  而MIT團隊此次設(shè)計的超導電路將這一關(guān)鍵參數(shù)提升了10倍。這一突破意味著量子態(tài)的測量時間可縮短至幾納秒級別,同時顯著降低誤差率,使量子比特在有限壽命內(nèi)完成更多計算與糾錯循環(huán)。
 
  研究的核心創(chuàng)新在于一種名為“四分量耦合器”的新型量子耦合器。該設(shè)備通過電流注入增強量子比特與光信號的相互作用,創(chuàng)造出極強的非線性耦合效應。團隊成員形象地比喻其作用:“就像為量子世界配備了一位高效翻譯官,讓光與物質(zhì)之間的對話更加流暢。”
 
  實驗中,研究人員將耦合器連接至芯片上的兩個超導量子比特:一個被改造為諧振器(作為量子態(tài)讀取器),另一個作為人工原子存儲量子信息。當微波光照射系統(tǒng)時,諧振器頻率隨量子比特狀態(tài)(“0”或“1”)變化,通過監(jiān)測這一變化即可實現(xiàn)快速讀取。測試結(jié)果顯示,新設(shè)計的非線性耦合強度較此前技術(shù)高出一個數(shù)量級,讀取速度與準確性均實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。
 
  從長遠來看,這項技術(shù)為構(gòu)建容錯量子計算機奠定了重要基礎(chǔ)。當前量子比特易受環(huán)境干擾導致信息丟失,而更強的耦合與更快的讀取能力將大幅提升系統(tǒng)的糾錯效率,推動量子計算向大規(guī)模、實用化方向發(fā)展。MIT團隊自2019年起便專注于研發(fā)專用光子探測器以增強量子信息處理能力,此次成果被視為該領(lǐng)域的重大里程碑。
 
  MIT研究團隊的突破不僅標志著量子硬件技術(shù)的關(guān)鍵跨越,更預示著人類距離解鎖量子計算全部潛力的目標又近了一步。
 
  (資料參考來源:科技日報)
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