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3月8日研究人员推出零停机时间的混合 512-Qubit 量子阵列

甘坚桂
导读 得益于一种新的混合量子设计,芝加哥大学的一组研究人员实现了前所未有的量子比特密度。利用两种类型的量子比特,研究人员可以将 512 个...

得益于一种新的混合量子设计,芝加哥大学的一组研究人员实现了前所未有的量子比特密度。利用两种类型的量子比特,研究人员可以将 512 个量子计算单元打包在同一个阵列中,在此过程中创造了新的记录。然而,并非所有这些量子比特都是平等的。这是设计使然。该研究可以将混合量子计算设计带到最前沿,以实现更有效的量子缩放。

典型的量子比特阵列都是由以纠缠串联方式工作的相同类型的量子比特组成的(无论是基于俘获离子、拓扑超导体还是光子学,仅举几例)。这允许系统设计人员使用相同的技术调用所有计算资源(量子位),同时简化对量子位相干性的要求。特定的量子位实现对某些环境或数据收集条件更敏感,因此研究人员和量子系统设计人员会针对这些条件强化他们的系统。

除了培育更可控的环境外,从相同的量子位类型构建阵列还可以处理更多数量的量子位,解锁更高性能或更复杂的电路层操作(CLOPS),这是 IBM 提出的用于量子计算的工作单元。当需要对计算结果进行测量或需要更新某些工作负载参数时,就会出现问题。然而,即使是量子位环境中最微小的变化也可能引发灾难性的退相干,或者至少会在计算中引入错误。这个问题在类似量子位的阵列中更加严重,因为与单个量子位的交互可能会对它的邻居产生无意的溢出效应,从而破坏它们的相干性。

好吧,事实证明,在同一个阵列中配对两种不同类型的量子位可以在不影响另一个相干性的情况下进行测量和操作。芝加哥大学的研究人员创建了一个混合阵列,其中包含等量的铯和铷量子位 - 每个 256 个,总共 512 个 - 以交替模式放置。由于这种沉积设计,每个原子都被来自其他元素的原子包围。由于这些元素中的每一个都需要特定的激光波长进行相互作用,这意味着可以改变或读取铯原子(或铯原子组)的状态,同时最大限度地减少对基于铷的量子比特的干扰,因为它们对相同的激光波长(反之亦然)。