两量子比特芯片到来，量子计算机更近一步

量子信息编程的终极目标是研制能够重复编程以执行任何给定功能的设备。最近，一种可以同时控制两个量子比特 (qubit) 的新一代硅芯片研制成功，这使得我们向终极目标又迈进了一步。

这一发明是由英国布里斯托尔大学量子工程技术实验室 Xiaogang Qiang 领导的团队完成的，它代表了实用化量子计算的重要一步。

在《自然光子学》杂志上发表的论文中，Qiang 及其同事描述了一种可完全编程的双量子比特处理器的概念验证，“在光学系统中实现了通用的两量子比特量子信息处理”。

这项发明攻克了量子计算机发展面临的一个主要障碍。使用当下现存的技术，人们可以高精度地执行仅需单个量子比特（同时为“0”和“1”的叠加的信息单元）的操作。

然而，增加第二个量子比特并实现量子纠缠（量子计算的关键步骤）会极大增加问题的复杂度。

研究人员写道：“由于每个纠缠步骤需要的额外资源，这被认为是光子学中最具挑战的任务。”

（图片来源：MIT Technology Review）

在一个显着的程度上，目前研究已经遇到了挑战。Qiang 及其同事报告了一种能够控制两个量子比特的量子处理器。这种新的芯片由 200 多个光子元件，互补金属氧化物半导体组成。

研究者称这种芯片“可以实现 98 种不同的幺正操作”，并且可达到 93% 的效率。

团队中来自西澳大利亚大学的成员 Jingbo Wang 表示，这一结果预示着该领域的未来发展。

她表示，“团队使用的可用于精密量子信息实验的硅芯片，具有 100,000 种不同的可重复编程设置。”

“这项实验的一个很重要的用途是它可以实现一种特殊类型的量子行走，这将允许在任意复杂的网络结构中同时遍历所有可能的路径。”

“能够同时探索一切，这为科学问题和实际应用都提供了令人兴奋的前景。”

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编译：陈臻 校审：XHR

参考：

https://cosmosmagazine.com/technology/two-qubit-chip-draws-quantum-computing-closer