谷歌新的低溫量子控制器使用不到2毫瓦

谷歌表示，它已朝著高效，可靠，可擴展的控制量子系統電子系統的方式取得了重大進展 - 它希望有朝一日能解決計算復雜的問題，超出了傳統機器的范圍。

本周在舊金山舉行的國際固態電路會議上，該公司AI Quantum團隊的研究人員推出了一種采用CMOS技術制造的低溫控制器，并與馬薩諸塞大學教授Joseph Bardin合作設計。谷歌表示1毫米的由-1.6毫米控制器-它提供了一種用于單量子位操作的指令集-在室溫和3分氏度(約-454.27華氏度)之間運行，功耗小于2毫瓦的功率-功耗比谷歌目前的控制電子設備少1000倍。(量子計算機為了限制引入系統的能量，最大限度地減少量子位的機會 - 二進制數字的量子版本，基本上 - 無意中在量子態之間翻轉。)

目前，谷歌通過應用由服務器機架中的數字 - 模擬波形發生器產生的千兆赫頻率模擬信號，在其原型的Bristlecone量子處理器上運行程序。這些信號沿著同軸電纜傳輸到處理器的72個量子比特，操縱它們的狀態并測量結果。每個量子比特具有兩條控制線，總共144個獨特的控制信號，并且發生器每量子位耗散大約一瓦的??廢熱 - 這種布置對于包含更多量子比特的芯片不是特別有利。研究表明，第一代量子計算機將需要多達100萬個量子比特，谷歌估計只有150個波形發生器可以使其冷卻系統淹沒1500倍。

相比之下，谷歌新的定制集成電路控制冷卻系統內的量子位，減少了量子處理器所需的物理連接數量。根據谷歌的說法，控制器硬件的基線實驗與其標準的量子比特控制電子設備相比顯示出“相似”的性能。

Bardin和Erik Lucero是Google的AI Quantum團隊的工作人員研究科學家和硬件負責人，他告誡說這只是邁向“真正可擴展”的量子比特管理系統的第一步 - 控制器只能處理單個量子比特，它仍然需要多個連接到房間溫度。盡管如此，他們仍然表示，在保持控制量子比特所需的能量同時保持執行“高質量”量子比特操作所需的控制方面，它正在取得進展。

“在保持對每個量子位的高質量控制的同時，增加容錯量子計算機所需的物理量子比特的數量是相互交織的，”Bardin和Lucero在一篇博文中寫道，“和令人興奮的技術挑戰需要發明而不僅僅是復制和粘貼我們當前的控制架構。