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IBM 用四根超导电缆连接两个量子处理器

要点: IBM Research 团队连接了两颗 120 量子比特的芯片,连接经受住了三次升温与降温循环。

IBM 量子计算机的镀金低温恒温器(“吊灯”),超导芯片在其中被冷却到接近绝对零度。图为 IBM Quantum System One 的示意图,并非该实验本身。
IBM 量子计算机的镀金低温恒温器(“吊灯”),超导芯片在其中被冷却到接近绝对零度。图为 IBM Quantum System One 的示意图,并非该实验本身。 图片: OJB Quantum / Wikimedia Commons, CC BY 4.0

IBM Research 成功用四条高质量连接把两个大型超导量子处理器连在一起,这些连接是在两颗芯片都已安装后才装上的。这是首次实现,相关工作以预印本形式发布在 arXiv 上,也就是说尚未经过其他科学家审阅。

他们做到了什么

许多研究人员认为,要造出更大的量子计算机,就要把它拆成相互连接的模块协同工作。难点在于,连接必须在冷却到接近绝对零度的设备里,传输非常脆弱的量子信息而不破坏它。

IBM 连接了两颗 120 量子比特的 Nighthawk R1 处理器。每条连接使用一根约 80 厘米的超导铝电缆,从芯片上方而不是侧面插入,这样可以把多条连接排得很紧凑。

数据

四条连接上的量子态传输平均精度为 99%(最好的一条为 99.29%)。跨越两颗芯片的双量子比特逻辑操作平均精度为 94.75%。团队借此制造出分布在两个处理器上的 4 量子比特和 6 量子比特纠缠态,四条连接在三次升温和降温循环后仍然正常工作。

为什么重要

如果量子计算机能由可插拔的模块搭建,扩展和维护都会容易得多。在真正适合市场之前,还需要改进,尤其是量子信息能保持多久。

在 MBTECNIC,我们每天都与电子设备打交道,也很高兴看到“零件可以连接、可以更换”这一理念,一直延伸到世界上最先进的机器。