专门设计的控制量子位的芯片可以在极低的温度下工作，更接近于解决“布线瓶颈”。

QuTech和英特尔的研究人员和工程师共同设计和测试了低温芯片，并向可扩展量子计算机迈出了重要一步。研究结果发表在《自然》杂志上。

量子计算机的每个基本单元，即量子比特，通常由一根导线单独寻址。首席研究员Lieven Vandersypen说，这阻碍了可扩展量子计算机的发展，因为数百万个量子比特需要数百万条线路。

这个障碍就是上面提到的“布线瓶颈”。在经典计算机中，一个拥有数十亿晶体管的现代处理器只有几千个连接。由于量子位工作所需的低温环境，以及控制量子位的电子器件在室温下工作，布线问题变得更加严重。

传统芯片根本无法承受这种极端温度，于是一种新型低温控制芯片应运而生。

图1 |左边的研究人员拿着量子位，右边是马脊芯片(来源：QuTech)

1. 英特尔Horse Ridge

来自英特尔和QuTech的工程师设计了一种特殊的硅基集成电路，可以抵御寒冷(温度比绝对零度高3摄氏度)，同时控制量子位。

联合首席研究员Edoardo Charbon表示，该团队采用了与传统微处理器相同的技术，即——CMOS技术。对于Horse Ridge芯片，该团队采用了英特尔22nm低功耗FinFET技术。

因为电子设备在低温下以非常不同的方式运行，所以使用特殊技术来设计芯片。它既保证了芯片的正常工作，又能高精度控制量子位。

最后，控制芯片和量子位可以集成在同一个芯片或封装上(因为它们都由硅制成)，从而进一步缓解布线瓶颈。

图2 |霍斯里奇芯片(来源：QuTech)

00-1010为了评价低温马岭控制芯片的质量，研究人员将其与经典室温控制芯片进行对比，发现系统的门保真度高达99.7%，限制因素是量子位本身，而不是来自马岭芯片的控制信号。这对低温控制芯片的性能来说是个好消息。

研究人员还使用双量子比特量子算法来演示低温控制芯片的可编程性。Deutsch-Jozsa算法是最简单的算法之一，在量子计算机上比经典计算机效率高得多。

这证明了用任意操作序列对控制芯片进行编程的能力，为片上实现和真正可扩展的量子计算机开辟了道路。

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|编译：曾经的海燕|评论：安静的水壶