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IC设计为量子位启用新的2D结构

2020年4月24日经过加里·埃利诺夫

使用现有的IC制造技术,科学家们讨论了如何在2D平面上消除Qubits之间的串扰。

量子计算是计算机科学中的下一个量子飞跃。量子事件比当前计算机的动画的电气相互作用更小。这意味着不仅可以将更多功能包装到更小的空间中,但函数之间的距离缩短,产生了不可想象的快速计算结果。

Qubits.

量子位或“QUBITS”必须相互连接,以及必要的外部控制线和设备。屏幕截图使用的礼貌东京科学大学

量子计算机的基本单元是短的量子位或“QUBit”。这些可以是微小的亚涂层元素,例如电子。这些元件的量子状态以类似于当前计算机的远更大电寄存器的方式传送信息。

与3D量子计算结构相关的问题

理想情况下,Qubits将以二维(2D)阵列排列。以这种方式,每个Qubit将与其最近的邻居和I / O端口通信。

但是在预期实用的设备时,Qubits的数量必须大大增加,因为这些简单结构不会切割它,因为QUBITS只能在长2D平面上传达。位于中心或一个远边的Qubits无法与相反边缘通信,结果,各个Qubits无法与其足够的同伴通信。

在过去,设计师通过设计跨越多个平面的3D结构来解决这个问题。

三维量子计算

三维量子计算。屏幕截图使用的礼貌东京科学大学

制造这些结构可能是困难的。更糟糕的是,3D结构中存在一个不可接受的串扰和干扰。这是实用量子计算尚未实现的众多原因之一。

伪2D量子计算

通过来自东京科学大学,日本,日本紧急事项科学中心,以及悉尼理工大学的瑞肯中心的科学家联盟开发了解决方案。该团队由由东京大学教授Jaw-Shen Tsai领导领导。

该研究的结果在新的物理学杂志中公布。随着参与者描述它,“在这里,我们解决了这个问题,并提出了一种不需要任何3D外线技术的改进的超导微架构并恢复为完全平坦的设计。”

解决方案涉及将所有贵宾放在网络边缘并通过空气桥接连接它们,这是一种用于电流IC制造的使用者使用的方法。该想法在下面的图像的中心部分中示出。

伪2D结构的信息图可能会影响量子计算

伪2D结构的信息图可能会影响量子计算。视频使用的礼貌东京科学大学

起点是一个Qubit方形格子阵列。然后它们将每列拉出到2D平面中。接下来,它们将每个连续列折叠到彼此顶部。结果是一种称为“双线性”阵列的双一维数组。

新伪2D架构的物理布局

新伪2D架构的物理布局。使用的图像礼貌Tsai et。AL.

此方法完全2D,将所有Qubits放在边缘上。因为每个Qubit连接到其相邻的成员,所以有一些重叠,但不是引起串扰的串扰。另一个伟大的优点是,不仅制造更容易,而且可以很大程度上通过现有的IC制造技术来实现。

这种发现对量子计算的影响

该研究代表了对实际量子计算的重要一步。与IC设计人员相关,可以使用现有的制造方法来实现。Tsai教授,“Quantum Computer是一个预期远远超过现代计算机的能力的信息设备。”

蔡队的团队计划下一步建立一个小型电路“进一步检查和探索这种可能性。”


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