谷歌新的低温量子控制器使用不到2毫瓦

谷歌表示，它已朝着高效，可靠，可扩展的控制量子系统电子系统的方式取得了重大进展 - 它希望有朝一日能解决计算复杂的问题，超出了传统机器的范围。

本周在旧金山举行的国际固态电路会议上，该公司AI Quantum团队的研究人员推出了一种采用CMOS技术制造的低温控制器，并与马萨诸塞大学教授Joseph Bardin合作设计。谷歌表示1毫米的由-1.6毫米控制器-它提供了一种用于单量子位操作的指令集-在室温和3分氏度(约-454.27华氏度)之间运行，功耗小于2毫瓦的功率-功耗比谷歌目前的控制电子设备少1000倍。(量子计算机为了限制引入系统的能量，最大限度地减少量子位的机会 - 二进制数字的量子版本，基本上 - 无意中在量子态之间翻转。)

目前，谷歌通过应用由服务器机架中的数字 - 模拟波形发生器产生的千兆赫频率模拟信号，在其原型的Bristlecone量子处理器上运行程序。这些信号沿着同轴电缆传输到处理器的72个量子比特，操纵它们的状态并测量结果。每个量子比特具有两条控制线，总共144个独特的控制信号，并且发生器每量子位耗散大约一瓦的​​废热 - 这种布置对于包含更多量子比特的芯片不是特别有利。研究表明，第一代量子计算机将需要多达100万个量子比特，谷歌估计只有150个波形发生器可以使其冷却系统淹没1500倍。

相比之下，谷歌新的定制集成电路控制冷却系统内的量子位，减少了量子处理器所需的物理连接数量。根据谷歌的说法，控制器硬件的基线实验与其标准的量子比特控制电子设备相比显示出“相似”的性能。

Bardin和Erik Lucero是Google的AI Quantum团队的工作人员研究科学家和硬件负责人，他告诫说这只是迈向“真正可扩展”的量子比特管理系统的第一步 - 控制器只能处理单个量子比特，它仍然需要多个连接到房间温度。尽管如此，他们仍然表示，在保持控制量子比特所需的能量同时保持执行“高质量”量子比特操作所需的控制方面，它正在取得进展。

“在保持对每个量子位的高质量控制的同时，增加容错量子计算机所需的物理量子比特的数量是相互交织的，”Bardin和Lucero在一篇博文中写道，“和令人兴奋的技术挑战需要发明而不仅仅是复制和粘贴我们当前的控制架构。