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22 mK!量子“冰箱”高效冷卻量子比特,助力量子計算騰飛

2025年1月15日 10:50  IT之家  作 者:故淵

1 月 15 日消息,美國國家標準與技術研究院(NIST)攜手瑞典查爾姆斯理工大學,開發出一種新型“量子冰箱”,能有效冷卻量子比特,為量子計算創造“干凈”的工作空間。

該裝置利用熱量驅動,自主將目標量子比特冷卻至接近絕對零度的極低溫,從而減少計算錯誤,提升量子計算的可靠性。

為了“擦除”或重置超導量子比特,即把它們恢復到最低能量狀態,通常需要將它們冷卻至接近絕對零度。傳統上,最佳的重置方式可以達到 40—49 毫開爾文(mK)的溫度。

此次研究團隊實現了更佳成績:將量子比特冷卻至 22mK,顯著減少了初始錯誤,為后續的計算過程節省了大量糾錯工作量。

IT之家援引新聞稿報道,該量子冰箱基于超導電路,由三個量子比特構成:一個“熱”量子比特提供能量,一個“冷”量子比特充當散熱器,以及一個需要被冷卻的目標量子比特。

基于超導電路的新型“量子冰箱”由兩個量子比特組成,一個熱量子比特(右上)和一個冷量子比特(中間),它們共同冷卻目標量子比特(左下)。圖片來源:瑞典查爾姆斯理工大學 / NIST

在實際的量子計算機中,如果充當“黑板”(chalkboard)的計算量子比特溫度過高,“熱”量子比特將目標量子比特的熱量泵入“冷”量子比特(散熱器),從而冷卻目標量子比特至接近基態,清除計算殘留,為下一次計算做好準備。該過程自動運行,只需極少的外部控制或額外資源,即可維持計算量子比特的計算能力。

這項研究解決了量子計算領域的一大難題 —— 維持量子比特的穩定性。通過有效冷卻量子比特至極低溫,量子“冰箱”能最大限度地減少熱量和輻射對量子比特的干擾,從而降低計算錯誤率,為構建更可靠的量子計算機奠定了基礎。

編 輯:章芳
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