芬兰推出新型微波控制器：能有效缩小超导量子计算机

芬兰研究人员推出了一种新型微波控制器，能在超低温下工作，有助于将量子计算机缩小到实用的尺寸。

由芬兰阿尔托大学和芬兰VTT技术研究中心开发的新型微波控制器，可以在接近绝对零度（-273度）的条件下工作，由此，这个不到一毫米的微小设备可与量子处理器处在相同的超低温环境内。

而且，该控制器减少了当前在量子处理器中所使用的大量电缆。现有的微波控制器通常只能在室温下运行，通过宽带电缆将控制信号传输到处于超低温环境中的量子处理器。

主导该团队的Mikko Möttönen教授指出，布线听起来可能是一个微不足道的问题，但它即将成为扩展量子计算机量子比特规模的一大瓶颈。

“目前每个量子比特都需要三根电缆来传输微波信号，这意味着随着量子比特数增加，在稀释制冷机中，需要越来越大的空间来容纳大量的电缆。并且持续制冷以防电缆泄漏热量，由此也增加了运行成本。在现有技术的超导量子计算机上，仅布线成本就可能达到 100万欧元。”

这正在迅速成为扩展超导量子计算机的限制因素。现有的超导量子比特计算机需要冷却到接近绝对零度工作，这类计算机目前最大规模约有100个量子比特。达到几百个量子比特时，超导量子计算可以在一些实际问题中创造优势，但实现可完全实用的通用量子计算机可能需要千倍以上的量子比特规模。

现在，大量的布线以及小汽车般大小的制冷装置，已经使得超导量子计算机庞大而笨重，且仅有100多个量子比特的。再用相同的设计将量子计算机扩展到超过数千个量子比特规模，显然是不可行的。因此，减小任何组件的体积都是重要的一步。

当然，室温下运行的量子计算机也已开始出现。例如，PsiQuantum正在开发一种基于光子学的量子计算机可在室温下运行，但它需要超低温探测器；Quantum Brilliance基于金刚石正在开发一种可在室温下运行的量子计算机，据称有朝一日可将其小型化到台式计算机的大小。

从长远来看，超导量子计算机技术路线必须缩小体积，否则将可能面临失败的风险。Möttönen表示，他希望，未来能有一台超导量子计算机——只使用一根电源线和一根用于输入和输出数据的线路。

目前，Möttönen团队开发的超低温微波控制器仍然存在一些问题。如，该设备生产的连续波微波源并不能按原样用于控制量子位，必须将微波整形为脉冲。该团队目前还在研发快速打开和关闭微波源的方法。

编译：李每

编辑：王珩