英特尔公司与荷兰量子初创企业QuTech、瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）进行了一项联合研究，他们共同设计和测试了一种可低温运行的控制芯片，这打开了可扩展量子计算机的一扇大门。他们的这一研究成果发表在近期的《自然》科学杂志上。

在经典计算机中，具有数十亿个晶体管的现代处理器只需数千个连接。而量子计算机的每个量子比特通常都需要使用一根导线进行单独寻址，这一方式无疑会阻碍可扩展量子计算机的发展，因为这意味着数百万个量子比特的量子计算机就需要数百万条导线连接，这个问题被称为量子计算机的“布线瓶颈”。另外，由于量子比特需工作在低温环境（20毫开尔文，或大约-273℃），这也使它与室温下的控制芯片的连接变得复杂。因此设计一种新型的低温控制芯片是当务之急。

该研究团队的工程师们设计了一种特殊的硅集成电路，这种专门设计的用于控制量子比特的芯片可以在极低温度下运行。该团队将其命名为“Horse Ridge”，是以美国俄勒冈州最寒冷的一个地方命名，俄勒冈州是英特尔实验室所在的州。

瑞士洛桑联邦理工学院先进量子结构实验室负责人、该联合研究首席研究员Edoardo Charbon说：“我们使用了与传统微处理器相同的CMOS技术。对于Horse Ridge芯片，团队使用了英特尔22纳米低功耗FinFET工艺......由于电子设备在低温下的工作方式有很大不同，因此我们在控制芯片的设计上采用了特殊的技术。它既可保证正确的操作，又可以高精度地驱动量子比特。”

该研究团队相信，最终他们将能把控制芯片和量子比特集成封装在同一个芯片上（因为它们都是用硅制造的），从而进一步上消除了量子计算机的“布线瓶颈”。

为了评估低温环境下Horse Ridge控制芯片的质量，该研究团队将其与经典的室温控制芯片进行了比较。实验证明，该低温控制芯片系统的门极保真度非常高，达到了99.7％。并且不会受控制芯片的限制，只会受到量子比特自身的限制。这对于低温控制芯片的性能而言，是个不错的好消息。

研究团队还使用一个2量子比特的量子算法展示该控制器的可编程性。他们使用了比较简单的Deutsch-Jozsa算法，并得出在量子计算机上比经典计算机要有更高的效率，证明了该控制芯片具有可编程能力。这为实现完全集成和真正可扩展的量子计算机开辟了一条新的道路。（编译: Qtech）