科学探索|EPFL工程师开发出可同时读取多个量子比特的方法 EPFL工程师开发出可同时读取多

洛桑联邦理工学院（EPFL）的工程师们开发了一种同时读取多个量子比特（最小的量子数据单位）的方法。他们的方法为新一代更强大的量子计算机铺平了道路。
项目首席研究员、EPFL 高级量子建筑实验室负责人 Edoardo Charbon 教授表示：“目前， IBM 和 Google 拥有世界上最强大的量子计算机。IBM 刚刚发布了一台 127 量子比特的机器，而Google的是 53 量子比特” 。

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Credit: Pixabay/CC0 Public Domain
然而，由于量子比特数量的上限，使量子计算机更加快速的范围是有限的。但是，由 Charbon 领导的一个工程师团队与英国的研究人员合作，刚刚开发出一种有希望突破这一技术障碍的方法。他们的方法可以更有效地读取量子比特，这意味着更多的量子比特可以被装入量子处理器。他们的研究结果发表在《Nature Electronics》上。

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量子计算机的工作方式与我们所习惯的计算机不同。它没有单独的处理器和存储芯片，而是将两者结合成一个单元，称为量子比特。这些计算机使用量子特性，如叠加和纠缠来进行复杂的计算，而普通计算机在合理的时间范围内是无法做到的。量子计算机的潜在应用包括生物化学、密码学等等。今天研究小组使用的机器有大约一打量子比特。Charbon 说：“我们现在的挑战是将更多的量子比特互连到量子处理器中--我们说的是几百个，甚至几千个，以便提高计算机的处理能力” 。

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量子比特的数量目前受到限制，因为目前还没有能够快速读取所有量子比特的技术。Charbon 说：“使事情更加复杂的是，量子比特在接近绝对零度的温度下工作，即-273.15oC 。这使得读取和控制它们更加困难。工程师们通常做的是在室温下使用机器，单独控制每个量子比特” 。

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Charbon 实验室的博士生 Andrea Ruffino 已经开发出一种方法，可以同时有效地读取 9 个量子比特。更重要的是，他的方法可以扩展到更大的量子比特矩阵。他解释说：“我们的方法是基于使用时域和频域。基本的想法是通过让 3 个量子比特与一个单一的 bond 一起工作来减少连接的数量” 。

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EPFL 没有量子计算机，但这并没有难倒 Ruffino 。他找到了一种方法来模拟量子比特，并在与量子计算机几乎相同的条件下进行实验。Ruffino 说：“我把量子点，也就是纳米大小的半导体颗粒，纳入了一个晶体管。这给了我一些与量子比特相同的东西” 。他是 AQUA实验室中第一个为其论文研究这一课题的博士生。
【科学探索|EPFL工程师开发出可同时读取多个量子比特的方法】Charbon 表示：“Ruffino 表明他的方法在普通计算机芯片的集成电路上工作，并且在接近于量子比特的温度下工作。这是一个真正的突破，可能会导致大型量子比特矩阵系统与必要的电子器件集成。这两类技术可以简单、有效并以可重复的方式一起工作” 。