電子發(fā)燒友網(wǎng)綜合報道 6月30日消息，澳大利亞悉尼大學(xué)與新南威爾士大學(xué)的研究團隊在量子計算領(lǐng)域取得里程碑式突破——他們成功開發(fā)出全球首個在低溫環(huán)境下可精準控制“百萬量級量子比特”的芯片，相關(guān)成果發(fā)表于《自然》期刊，為實用化量子計算機的構(gòu)建開辟了新路徑。

研究團隊研制的新型芯片基于自旋量子比特技術(shù)，通過操控單個電子的磁方向編碼信息。這一技術(shù)路線具有兩大核心優(yōu)勢：一是自旋量子比特與主流CMOS半導(dǎo)體工藝兼容，易于規(guī)模化生產(chǎn)；二是其量子態(tài)在極低溫下穩(wěn)定性顯著提升。實驗中，芯片在毫開爾文溫度（略高于絕對零度-273.15℃）下運行，這一溫度接近物質(zhì)運動的極限，確保了量子比特的相干性。

量子計算規(guī)模化面臨的核心挑戰(zhàn)在于，傳統(tǒng)控制電路產(chǎn)生的熱量和電噪聲會破壞量子態(tài)的穩(wěn)定性。研究團隊通過精密設(shè)計，首次實現(xiàn)了控制系統(tǒng)與量子比特的緊密集成。在空間優(yōu)化方面，量子比特與晶體管芯片的距離縮短至不足1毫米，突破了此前需數(shù)厘米隔離的技術(shù)瓶頸；
在性能保障方面，單比特和雙比特操作的高保真控制幾乎無性能損失，量子態(tài)相干性未受干擾；在能效革命方面，系統(tǒng)總體功耗僅約10微瓦，模擬部分每兆赫僅耗電20納瓦，為百萬量級量子比特的擴展提供了能源保障。

研究證實，在特定溫度條件下，復(fù)雜電子系統(tǒng)可與量子比特?zé)o縫集成。測量數(shù)據(jù)顯示，即使量子比特與控制電路近在咫尺，其量子態(tài)仍能保持穩(wěn)定。這一發(fā)現(xiàn)顛覆了“量子系統(tǒng)需完全隔離”的傳統(tǒng)認知，為量子計算與經(jīng)典電子技術(shù)的融合奠定了理論基礎(chǔ)。

該低溫電子平臺的應(yīng)用潛力遠超量子計算領(lǐng)域。如，在傳感系統(tǒng)領(lǐng)域，極低功耗與高精度特性可提升量子傳感器性能； 在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，為未來高密度計算提供低溫環(huán)境解決方案； 在材料科學(xué)領(lǐng)域，模擬百萬量子比特級別的分子相互作用，加速新藥研發(fā)與新材料設(shè)計。

目前，全球量子計算競爭激烈。微軟推出的拓撲量子芯片Majorana 1通過“馬約拉納粒子”實現(xiàn)百萬量子比特集成，谷歌的Willow芯片則以超導(dǎo)量子比特技術(shù)完成5分鐘內(nèi)超越經(jīng)典超級計算機102?年的計算任務(wù)。而此次澳大利亞團隊的突破，以自旋量子比特與CMOS工藝的結(jié)合，為量子計算規(guī)模化提供了第三條技術(shù)路徑。正如研究團隊所言：“這不僅是量子計算的突破，更是未來科技生態(tài)的基石。”