据国外媒体的报道，由悉尼大学和微软科学家与工程师组成的团队合作开发了一种对量子计算具有重大意义的新型芯片。通过它可以实现控制数千个量子比特。该研究结果发表在近期的《自然电子》上。尽管该研究目前处于实验阶段，但其有望为通用量子计算机的推出创造新的可能性。现今，建造量子计算机已成为21世纪最具挑战性的工程任务。

我们知道一个高效量子系统最主要的要求之一是量子比特必须在绝对零度（-273.15度）附近的温度下工作。在这种超低温下能保持量子位不会丢失其物质或光的特性，这是大部分量子计算机执行特定应用程序所必需的环境要求。另外量子系统通常有许多导线，原因之一是它们是基于指令进行操作，这些指令以发送和接收电信号的形式出现。

位于悉尼大学的微软量子实验室正是针对上述问题提出了自己的解决方案并研发出新型芯片设备。该团队研究人员开发出一个低温量子控制平台，使用专用的CMOS（互补金属氧化物半导体）集成电路来处理数字信号输入，并通过名为“Gooseberry”的芯片将经典计算指令转化为控制量子比特的电压脉冲。

大卫·赖利（David Reilly）教授是该芯片设计的项目负责人，他在悉尼大学和微软公司担有职务。赖利教授还是ARC工程量子系统（EQUS）中心的首席研究员。他在接受采访时说道：“要实现量子计算的潜力，机器将需要运行数千甚至数百万个量子比特。目前世界上最大的量子计算机也仅运行50个量子比特。这种小规模的使用是由于受到控制量子位的物理体系结构限制。我们的新芯片解除了这些限制。”

赖利教授还说道：“当前的量子机器使用漂亮的电线阵列来控制信号，看起来像是贴金箔的鸟巢或枝形吊灯。它们看起来很漂亮，但从根本上讲是不切实际的。因为这意味着我们无法按比例放大机器来执行有用的计算。确实会存在投入产出问题瓶颈。”微软高级硬件工程师、该设备的共同发明人库沙尔·达斯（Kushal Das）博士说：“我们的设备去除了所有这些电缆。仅需两根承载信息的导线，它就可以生成数千个量子比特的控制信号。这改变了量子计算的一切。”

“通过与微软的合作关系，我们不仅提出了克服输入输出瓶颈的理论架构，而且还建造了它。”赖利教授说：“我们已经通过设计定制的硅芯片并将其耦合到量子系统来证明了这一点。我有信心说这是有史以来最先进的集成电路，并且可在深低温下工作。”

量子计算机是当今社会最具革命性与颠覆性的技术之一，它在解决传统计算机无法解决的问题（例如在密码学、医学、人工智能等领域中的问题）表现出极为先进的计算能力。微软量子实验室开发的这种新芯片或将在量子计算机的发展中扮演重要角色。（编译/Rainet）