傳統電腦在計算和存儲資訊的時候，使用的是“0”和“1”組成的“普通比特位”。但是量子電腦的“量子比特位”，卻能夠借助量子的物理現象，同時疊加“0”和“1”的任意組合狀態，以與眾不同的方式、更快更好地完成同樣的任務。這項嶄新的技術，有望在氣候和藥物研究扥該領域引發一場革命。當前世界各地已對多種架構進行測試，並且爭相推出首個集成了數以百萬計“量子比特”的量子電腦處理器。
運行中的 UNSW 純矽量子電腦晶片
其中包括矽自旋量子比特、離子阱、超導迴圈、鑽石空缺、以及拓補量子比特。遺憾的是，在上述所有架構中，量子位都相當脆弱、很容易產生計算錯誤。
即便是只包含了少數幾個量子位的量子處理器，通常也大到難以規模化生產。好消息是，來自澳大利亞新南威爾士大學（UNSW）的研究人員們，已經開發出了同時解決這兩個痛點的新型晶片設計。
UNSW 的研究人員們傾向于採用矽自旋量子計算方法，因為這樣就能夠複用現有的矽基微處理器技術。
據近日發表在《自然通訊》（Nature Communications）期刊上的一篇論文所述，這是一款基於“互補型金屬氧化物半導體”（CMOS）工藝設計的新型計算晶片。
這顆矽量子處理器由一個巨大的二維量子比特陣列構成，採用傳統的矽電晶體來控制量子位的自旋，以及用兩個量子比特來處理邏輯交互。
論文一作、Menno Veldhorst 博士表示：
通過選擇量子比特位上的一個電極，我們可以控制一個量子比特的自旋，其存儲著‘0’或‘1’的量子二進位編碼。而在量子位之間選擇電極，就可以在兩個量子比特上執行邏輯交互或者運算。
World's first complete design of a silicon quantum computer
研究團隊稱，量子計算所需的所有關鍵部件，都可以在單個晶片中實現。此外，該晶片的體系結構中包含了依賴于存儲單一資料的多個量子位元的錯誤校正代碼，這是專門為自旋量子比特而設計的。
為了做好生產的準備，UNSW 團隊預計還需要對晶片設計進行一些必要的修改。另一方面，他們對實現當前里程碑的速度感到自豪，因為他們 2 年前才創建了一個雙量子位元邏輯門，並演示了如何在矽晶片上進行量子計算。
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