全球首个低温下可精准控制“百万量级量子比特”芯片问世，解决扩展难题

研究团队表示，相应芯片可在毫开尔文温度条件下控制自旋量子比特，这一温度略高于绝对零度（IT之家注：-273.15℃），理论上是物质完全静止的极限，这是因为自旋量子比特必须在 1 开尔文以下的极低温度才能稳定运行，保持其量子信息。

不过，要实现量子比特扩展应用，还需设计一套集成电子系统来控制与读取量子比特。而这又带来一个重大难题，若控制电路距离过近，产生的热量和电噪声可能会干扰量子态的稳定性。

为此，研究团队对芯片进行精密设计，避免了这种干扰情况。实验显示，该芯片能实现对单比特和双比特操作的高保真控制，几乎无性能损失，且不会影响量子态的相干性。这意味着控制系统可与量子比特紧密集成，解决了长期困扰量子计算扩展的“干扰”和“发热”难题。

研究人员援引测试结果，认为相应芯片功耗极低，总体控制功率仅约 10 微瓦，其中模拟部分每兆赫仅耗电 20 纳瓦，有望支持百万量级量子比特的扩展。

相应实验印证了科学界长期以来的一个设想，即在一定的温度环境下，复杂的电子系统也可与量子比特集成，实现精确控制。实验结果表明，只要控制系统设计得当，即使量子比特与不到一毫米远的晶体管芯片共存，其量子态几乎不会受到干扰。

研究人员认为，该低温电子平台不仅可助力量子计算，还将在传感系统和未来数据中心等多个领域释放潜力。