新智元报导
来历：IEEE等
修改：张佳
量子核算的极度深寒开端消融。
世界各地正在开发的大多数量子核算机只能在约0.1开尔文（-273.05℃）的极寒温度下作业。这需求数百万美元的制冷，一旦将它们刺进传统的电子电路，它们就会当即过热。
现在的量子核算机最高可达50个量子比特，但科学家估计量子核算机将需求数百万个这样的量子比特来完结一些使命。而在更高温度下作业的才干是扩大到未来商业级量子核算机所需的许多量子比特的要害。
而日前，两个物理学家小组在Nature上宣布了最新研讨，表明他们现已独立制作出可以在1开尔文以上的温度下作业的量子设备，这种温度比竞争对手所能接受的温度高出15倍。
HongWen Jiang
加州大学洛杉矶分校的物理学家、两篇论文的同行评定员HongWen Jiang将这两项研讨描绘为“根据半导体的量子核算的技能打破”。
John Gamble
“对我来说，这些研讨的确代表了硅自旋量子比特的一系列严重里程碑，”微软高档量子工程师、其间一篇论文的同行评定员John Gamble表明：“这是一项有目共睹的作业。”
新南威尔士大学团队：1.5开尔文温度下进行单量子比特运算
Henry Yang（左）和Andrew Dzurak（右）
第一个研讨来自澳大利亚新南威尔士大学的Andrew Dzurak和Henry Yang领导的团队，题为“Operation of a silicon quantum processor unit cell above one kelvin”。研讨团队在1.5开尔文的温度下，在量子处理器前进行了单量子比特运算。
论文地址：
在当今的量子核算机中，必须将量子比特保存在大型稀释制冷机中，且温度刚刚高于绝对零度。操作和读取量子比特所需的电子设备会发生过多的热量，因而会留在制冷机之外，这就增加了体系的复杂性（以及许多电线）。
在这项新研讨中描绘的更高温度下，操控电子设备可以直接放在同一芯片上的量子比特邻近。该体系无需运用运用氦-3和氦-4同位素的稀释制冷机，仅运用氦-4即可冷却。这应该会削减制作量子体系的本钱——Dzurak描绘了潜在的差异，从几百万美元到几千美元。
代尔夫特理工大学团队：1.1 开尔文的温度下进行双量子比特运算
第二个研讨来自代尔夫特理工大学Menno Veldhorst领导的团队，题为“Universal quantum logic in hot silicon qubits”。研讨团队在1.1 开尔文的温度下进行了一个双量子比特运算。英特尔量子硬件主管Jim Clarke是该论文的合著者之一。
论文地址：
在一个量子点中，几个电子集合在一起构成一个硅自旋量子比特。 新南威尔士大学的团队为他们的试验发明了两个量子比特，每个包含三个电子；代尔夫特团队发明了两个量子比特，每个别离包含一个和五个电子。
为了用它们进行核算，新南威尔士大学的研讨小组施加了一个沟通电场，而代尔夫特的研讨小组则运用沟通磁场来操作电子自旋，使自旋指向上(1)、下(0)或一起指向两个方向——一种称为叠加态的量子状况。
代尔夫特团队演示了两个量子比特的操作，其间两个量子比特的自旋严密相连，因而一个量子比特上的操作可以由另一个量子比特的状况操控。这样就可以在一系列的量子比特上对逻辑进行编程。
Menno Veldhorst
“假如你有独自的量子比特，你可以制作恣意数量的量子比特，” Veldhorst 说： “但只要它们之间的互动才干让你做些有用的工作。”
用这些量子比特进行核算的一个要害是找到一种办法来操作它们，并在比传统量子办法所答应的更高温度下读出成果。为了完成这一方针，两个团队都采用了一种称为Pauli自旋封闭的技能。
运用这种技能，只要当电子的自旋相反时，电子才干被逼占有相同的量子点。假如它们的自旋匹配，电子将停留在它们各自的阱中。这种读出办法已在曾经的试验中应用于硅自旋量子比特，为了完成跨多个量子比特的核算。
群雄逐鹿，有用量子核算机或许还要等8-10年
展望未来，Gamble有爱好看看研讨小组是否可以扩展他们的办法，以包含更多的量子比特。他对他们迄今为止的尽力感到鼓动，他说，“事实上，咱们正在看到这些类型的前进，这在某种程度上预示着该范畴正在获得真实的发展，人们正在考虑正确的问题。”
Lee Bassett
宾夕法尼亚大学专心于量子体系的物理学家Lee Bassett表明，研讨人员将需求找到一种办法来改进相干时刻，即在1开尔文下量子比特的存在时刻。其他量子技能记载的相干时刻约为100微秒，但宣布在Nature上的论文描绘的相干时刻只要几微秒。
不过，总的来说，Bassett说，这些成果增强了他对硅自旋量子比特的决心，由于硅自旋量子比特是有用量子核算机的有期望的途径。
他说：“这是一个重要的里程碑，每次这些硅器材经过一个里程碑，它就离拐点越来越近，”他说： “这种集成的、根据硅的电子科技类产品的根底架构可能会取而代之，而这项技能可能是一个引爆点。”
Jim Clarke
尽管英特尔也在研讨超导量子比特，Clarke说，该公司现在把大部分研讨作业会集在硅自旋量子比特上。“自旋量子位看起来很像晶体管，”他说：“英特尔每年出货400个四极晶体管。”
一起，谷歌和IBM在超导量子比特上投入了很多资金。D-Wave的商用量子退火器也运用超导量子比特。微软正在研讨拓扑量子比特，而总部坐落马里兰州的IonQ公司则押注运用捕获的离子作为量子比特。
Clarke表明，新的前进并没有改动咱们完成有用量子核算机的时刻表，它仅仅加强了咱们本来的时刻表。他弥补说：“实际上，大约要等8至10年，咱们才干具有可以以传统核算机无法完成的方法改动你我日子的量子体系。”
参阅链接：
https://phys.org/news/2020-04-hot-qubits-biggest-constraints-quantum.html
https://spectrum.ieee.org/tech-talk/computing/hardware/quantum-computing-milestone-researchers-compute-with-hot-silicon-qubits
