突破：硅量子芯片实现远距离通信

内容提要

普林斯顿大学的科学家证明，两个硅量子位可以进行相对较长距离的通信
在硅芯片上跨距离通信为量子硬件带来了新的功能
硅自旋量子位能保持更长时间的量子态
该成果有助于改善包括芯片到芯片之间的通信

想象一下这样的世界，人们只能与隔壁的邻居交谈，要传递信息去较远的目的地，必须挨家挨户地传递才能到达。

截止目前，构成硅量子计算机的硬件便一直处于上述描述的情况。硅量子计算机是量子计算机的一种类型，与当前其它类型的量子计算机相比，其价格相对便宜且用途更多。

近日，普林斯顿大学的一个团队克服了上述这一局限，并证明了两个量子计算组件可以相互作用，他们使用硅“自旋”量子比特，即使在芯片上相距较远时也可以相互作用。该研究发表在《自然》杂志上。

（来源：普林斯顿大学Felix Borjans摄）

.普林斯顿大学物理学教授Eugene Higgins说：“在硅量子芯片上具备跨距离传输消息的能力为我们的量子硬件带来了新的功能。” 这项研究的负责人Jason Petta说：“我们的最终目标是将多个量子比特排列在二维网格中，从而可以执行更复杂的计算。从长远来看，这项研究将有助于改善芯片上的量子位通信，包括芯片到芯片之间的通信。 ”

量子计算机有潜力解决日常计算机能力之外的挑战，例如处理大数据。量子比特可以比日常计算机比特处理更多的信息，因为每个经典计算机位可以具有0或1的值，而量子比特可以同时表示0到1之间的值范围。为了实现量子优势，这些未来的计算机将需要成千上万个可以相互通信的量子比特。如今，来自Google，IBM和其他公司的原型量子计算机包含数十种量子比特，这些量子比特是由涉及超导电路的技术制成的，但是从长远来看，许多技术专家认为基于硅的量子比特更有潜力。

硅自旋量子位比超导量子位更具优势。首先，硅自旋量子位能保持更长时间的量子态。其次，硅在日常计算机中的广泛使用意味着可以以低成本制造硅基量子比特。而挑战部分则是源于硅自旋量子位是由单电子制成的，而且体积极其小。

英特尔量子硬件主管 James Clarke说：“多个量子位之间的‘互连’是大规模量子计算机面临的最大挑战。”他的团队正在使用英特尔先进的生产线制造硅量子位。“Jason Petta的团队在证明自旋量子位可以长距离耦合方面做出了巨大的努力。”

该研究对于量子计算机扩展的量子比特是一大进展，对于发展大规模集成的量子硅量子计算机带来新动力。

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