网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

重大突破!超纯硅芯片有望推动量子计算机高速发展

0
分享至

量子计算领域迎来了一项重大突破,墨尔本大学和曼彻斯特大学的研究人员合作开发了一种生产超纯硅的创新方法,这一技术有望推动量子计算机的可扩展性和准确性。

研究人员表示,这种新的超纯硅工程技术使其成为制造量子计算机的理想材料,能够大规模生产并具有高准确性。这项创新发表在《自然》杂志旗下的《Communication Materials》上,使用植入纯稳定硅晶体中的磷原子的量子比特,通过延长出了名脆弱的量子相干的持续时间,可能克服了量子计算的一个关键障碍。



量子相干的脆弱性意味着计算错误会迅速累积。墨尔本大学的David Jamieson教授表示,通过他们的新技术提供的强大的相干性,量子计算机可以在几个小时或几分钟内解决传统计算机——甚至是超级计算机——需要几个世纪才能解决的问题。

量子比特(qubits)是量子计算机的构建模块,它们对环境的微小变化非常敏感,包括温度波动。即使在接近绝对零度(零下273摄氏度)的宁静制冷环境中运行,当前的量子计算机也只能维持极短时间的无误相干。



曼彻斯特大学的Richard Curry教授说,超纯硅允许构建高性能的量子比特设备,这是实现可扩展量子计算机的必备关键组件。

这项研究的主要作者、联合曼彻斯特大学/墨尔本大学博士生Ravi Acharya表示,硅芯片量子计算的巨大优势在于它使用了与今天计算机中使用的芯片相同的基本技术。电子芯片目前包含数十亿个晶体管,这些晶体管也可以用来为基于硅的量子设备创建量子比特。迄今为止,高质量硅量子比特的创建能力在一定程度上受到所使用的硅起始材料纯度的限制。他们展示的突破性纯度解决了这个问题。



Jamieson教授表示,新的高纯度硅计算机芯片能够容纳和保护量子比特,使它们能够维持更长时间的量子相干,从而实现复杂计算,并大大减少了错误校正的需求。

他们的技术为可靠的量子计算机开辟了道路,这些计算机承诺将在社会各个领域带来变革,包括人工智能、安全数据和通信、疫苗和药物设计、能源使用、物流和制造。

硅是从海滩沙中提取的,是当今信息技术行业的关键在于它是一种丰富的半导体材料:它可以作为电流的导体或绝缘体,这取决于添加到其中的其他化学元素。

Jamieson教授说,尽管其他人正在尝试替代品,但他们相信硅是量子计算机芯片的领先候选材料,将能够实现可靠量子计算所需的持久相干。



研究人员使用纯硅-28的高速聚焦硅束照射硅芯片,使硅-28逐渐取代芯片中的硅-29原子,将硅-29从4.5%降低到百万分之二(0.0002%)。

Jamieson教授说,好消息是,要将硅纯化到这种水平,我们现在可以使用标准机器——离子注入器——这是任何半导体制造实验室都能找到的,只需调整到我们设计的特定配置即可。

在之前的研究中,墨尔本大学与量子计算和通信技术卓越中心(ARC Centre of Excellence for Quantum Computation and Communication Technology)合作,使用纯度较低的硅创下了单量子比特相干30秒的世界纪录,并且至今仍保持这一纪录。30秒的时间足以完成无误的复杂量子计算。

Jamieson教授表示,现有的最大量子计算机拥有超过1000个量子比特,但由于相干性丧失,错误在毫秒级内就会发生。

他说,现在我们能够生产极其纯净的硅-28,我们的下一步将是展示我们能够同时维持多个量子比特的量子相干。一台只有30个量子比特的可靠量子计算机将超过今天超级计算机在某些应用上的能力。

2020年,澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)的一份报告估计,到2040年,量子计算在澳大利亚有潜力创造1万个工作岗位和每年25亿美元的收入。

这项研究不仅展示了量子计算技术的潜力,而且强调了硅材料在实现可靠量子计算中的关键作用。那么,您如何看待超纯硅芯片在量子计算中的应用前景?您认为这项技术将如何影响未来的科技发展和社会进步?欢迎在评论区分享您的想法,与我们共同探讨量子计算的未来。

参考资料:DOI: 10.1038/s43246-024-00498-0

声明:取材网络,谨慎辨别

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
他本想着炸桥,结果一辆载满日军火车驶来,心中涌起一个大胆想法

他本想着炸桥,结果一辆载满日军火车驶来,心中涌起一个大胆想法

百年历史老号
2024-06-10 09:49:55
揭秘:江青与王光美一段鲜为人知的恩恩怨怨

揭秘:江青与王光美一段鲜为人知的恩恩怨怨

雪中风车
2024-06-14 13:46:48
疯狂!俄罗斯人在泰国购置9300处房产,创下5年记录

疯狂!俄罗斯人在泰国购置9300处房产,创下5年记录

亡海中的彼岸花
2024-06-14 00:10:03
众生相!东欧造惨案碰头拥抱互相激励 绿军刷爆耻辱纪录集体黑脸

众生相!东欧造惨案碰头拥抱互相激励 绿军刷爆耻辱纪录集体黑脸

厝边人侃体育
2024-06-15 10:53:35
加拿大女排3-0法国告别世联赛+奥运:多人相拥痛哭 温帅沮丧沉默

加拿大女排3-0法国告别世联赛+奥运:多人相拥痛哭 温帅沮丧沉默

颜小白的篮球梦
2024-06-15 18:22:34
关于死亡,这可能是一篇颠覆你认知的文章!

关于死亡,这可能是一篇颠覆你认知的文章!

尚曦读史
2024-04-05 10:52:47
总决赛历史有1支0-3落后球队顽强追至3-3平 独行侠能做到or超越吗

总决赛历史有1支0-3落后球队顽强追至3-3平 独行侠能做到or超越吗

直播吧
2024-06-15 11:33:25
前朝鲜国脚:疫情期间韩光成曾在朝鲜驻华大使馆独自训练了几年

前朝鲜国脚:疫情期间韩光成曾在朝鲜驻华大使馆独自训练了几年

懂球帝
2024-06-15 11:54:10
中国女排3-2土耳其,上演超级逆转,晋级总决赛,张常宁扮演奇兵

中国女排3-2土耳其,上演超级逆转,晋级总决赛,张常宁扮演奇兵

湘楚风云
2024-06-15 22:41:01
为什么茅台跌了没人买?

为什么茅台跌了没人买?

守护好老百姓的钱袋子
2024-06-15 09:20:08
3-1 2-1 中超疯狂一夜!南基一又活了 苏亚雷斯太怂了 谢晖太犟了

3-1 2-1 中超疯狂一夜!南基一又活了 苏亚雷斯太怂了 谢晖太犟了

刀锋体育
2024-06-15 23:52:18
无证倒卖香烟案引行政诉讼:收回专卖许可是否送达本人?烟草局承认3年后补贴通知

无证倒卖香烟案引行政诉讼:收回专卖许可是否送达本人?烟草局承认3年后补贴通知

红星新闻
2024-06-13 22:58:18
70岁成龙被指断崖式衰老,近况曝光秒回春似壮年

70岁成龙被指断崖式衰老,近况曝光秒回春似壮年

葫芦哥爱吐槽
2024-06-13 02:39:28
伊万:王大雷展现凝聚力和职业精神 拥有蒋圣龙这样的球员是幸运

伊万:王大雷展现凝聚力和职业精神 拥有蒋圣龙这样的球员是幸运

直播吧
2024-06-15 20:28:35
姜萍取得的数学竞赛成绩有多牛?参赛选手:感到“非常震撼”

姜萍取得的数学竞赛成绩有多牛?参赛选手:感到“非常震撼”

极目新闻
2024-06-15 13:20:21
1.5亿,不讲价!21岁双子星闪耀,拜仁下决心 抗衡皇马不惜下血本

1.5亿,不讲价!21岁双子星闪耀,拜仁下决心 抗衡皇马不惜下血本

叁炮体育
2024-06-15 12:48:38
重磅!沙特宣布终结“石油美元”,中国巨额外汇储备何去何从?

重磅!沙特宣布终结“石油美元”,中国巨额外汇储备何去何从?

小马哥谈体育
2024-06-14 23:54:13
湖北小县城实录:最近开车好危险,突然“扣分”又罚款

湖北小县城实录:最近开车好危险,突然“扣分”又罚款

英军眼
2024-06-15 16:56:08
凯特站C位,查尔斯力挺儿媳,卡米拉被边缘化表情严肃,威廉放松

凯特站C位,查尔斯力挺儿媳,卡米拉被边缘化表情严肃,威廉放松

亦纯杂谈
2024-06-15 23:51:45
对战韩国伊万弃用韦世豪,真实原因曝光,球迷给伊万点赞

对战韩国伊万弃用韦世豪,真实原因曝光,球迷给伊万点赞

体坛狗哥
2024-06-15 10:38:47
2024-06-16 02:26:44
熙瀚认知
熙瀚认知
热情洋溢分享知识干货,提升认知能力!
992文章数 420关注度
往期回顾 全部

科技要闻

TikTok开始找退路了?

头条要闻

563支AI队伍和姜萍考同一份试卷:最高34分 都没进决赛

头条要闻

563支AI队伍和姜萍考同一份试卷:最高34分 都没进决赛

体育要闻

莱夫利,让困难为我让路

娱乐要闻

江宏杰秀儿女刺青,不怕刺激福原爱?

财经要闻

新情况!高层对人民币的态度180°转弯

汽车要闻

东风奕派eπ008售21.66万元 冰箱彩电都配齐

态度原创

家居
房产
健康
亲子
教育

家居要闻

空谷来音 朴素留白的侘寂之美

房产要闻

万华对面!海口今年首宗超百亩宅地,重磅挂出!

晚餐不吃or吃七分饱,哪种更减肥?

亲子要闻

儿童“婚礼”寓教于乐,不必过度解读

教育要闻

厉害!长沙15岁初三少年闯进2024年阿里巴巴全球数学竞赛决赛

无障碍浏览 进入关怀版