兩量子比特晶元到來，量子計算機更近一步

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量子信息編程的終極目標是研製能夠重複編程以執行任何給定功能的設備。最近，一種可以同時控制兩個量子比特 (qubit) 的新一代硅晶元研製成功，這使得我們向終極目標又邁進了一步。

這一發明是由英國布里斯托爾大學量子工程技術實驗室 Xiaogang Qiang 領導的團隊完成的，它代表了實用化量子計算的重要一步

在《自然光子學》雜誌上發表的論文中，Qiang 及其同事描述了一種可完全編程的雙量子比特處理器的概念驗證，「在光學系統中實現了通用的兩量子比特量子信息處理」。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41566-018-0236-y

這項發明攻克了量子計算機發展面臨的一個主要障礙。使用當下現存的技術，人們可以高精度地執行僅需單個量子比特（同時為「0」和「1」的疊加的信息單元）的操作。

然而，增加第二個量子比特並實現量子糾纏（量子計算的關鍵步驟）會極大增加問題的複雜度。

研究人員寫道：「由於每個糾纏步驟需要的額外資源，這被認為是光子學中最具挑戰的任務。」

（圖片來源：MIT Technology Review）

在一個顯著的程度上，目前研究已經遇到了挑戰。Qiang 及其同事報告了一種能夠控制兩個量子比特的量子處理器。這種新的晶元由 200 多個光子元件，互補金屬氧化物半導體組成。

研究者稱這種晶元「可以實現 98 種不同的幺正操作」，並且可達到 93% 的效率。

團隊中來自西澳大利亞大學的成員 Jingbo Wang 表示，這一結果預示著該領域的未來發展。

她表示，「團隊使用的可用於精密量子信息實驗的硅晶元，具有 100,000 種不同的可重複編程設置。」

「這項實驗的一個很重要的用途是它可以實現一種特殊類型的量子行走，這將允許在任意複雜的網路結構中同時遍歷所有可能的路徑。」

「能夠同時探索一切，這為科學問題和實際應用都提供了令人興奮的前景。」

Two-qubit chip draws quantum computing closer?

cosmosmagazine.com
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