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通过边带对两个参数驱动的量子点自旋量子比特进行腔介导耦合的系统暗示图。图片起原：PRX Quantum（2024 年）。DOI： 10.1103/PRXQuantum.5.020339

量子筹备机的运转依赖于以量子比特的神志编码和处理信息，量子比特由量子系统的两种现象（如电子和光子）界说。与经典筹备机中使用的二进制比特不同，量子比特不错同期以零和一的组合神志存在，原则上允许它们以比现在最大的超等筹备机更快的速率践诺某些筹备。

为了充分阐发自后劲，量子筹备机需要数百万个量子比特或量子比特。但是，跟着量子信息处理系统膨大到许大量子比特，一个挑战出现了。致使需要高度复杂的电子开采来规矩几个量子比特，而膨大这些复杂电路是一个主要抵制。

在最近的表面研讨中，由罗德岛大学讲授Vanita Srinivasa诱骗的一个物理学家团队设念念了一种模块化系统，用于膨大量子处理器，并以一种纯确实方式长距离连结量子比特，使它们粗略协同责任以践诺量子运算。与现时筹备机比拟，在贯串的量子比特之间践诺这种关联或“纠缠”操作的智力是量子筹备增强智力的基础。

最近，由马里兰大学和好意思国国度圭表与时刻研讨院的Srinivasa，Jacob M. Taylor以及加利福尼亚大学洛杉矶分校的Jason R. Petta共同撰写的一篇对于他们研讨的新论文发表在PRX Quantum杂志上。

“量子筹备机中的每个量子比特都以特定的频率运转。杀青量子筹备机专有的功能依赖于粗略通过不同的频率单独规矩每个量子比特，以及通过匹配它们的频率来贯串量子比特对，“URI量子信息科学时势主任Srinivasa说。

“跟着量子处理器膨大到更多的量子比特，粗略同期杀青每个量子比特的这两个操作变得特别具有挑战性。在咱们的责任中，咱们描绘了应用回荡电压奈何有用地为每个量子比特生成罕见的频率，以便贯串多个量子比特，而无需匹配它们的通盘原始频率。这使得量子比特不错贯串，同期允许每个量子比特为单独的规矩保留不同的频率。

原则上，使用半导体构建量子处理器对于将量子比特膨大到巨额短长常有出路的。Srinivasa说，今天存在的先进半导体时刻组成了制造具稀有十亿个狭窄晶体管的芯片的基础，况兼不错期骗来制造尺寸紧凑的量子比特。此外，将量子比特存储在电子和其他半导体粒子的里面属性中【SVDVD-330】恥ずかしすぎる国際線CAスイートクラス研修 Wキャスト 稲川なつめ 三浦まい2013-01-10サディスティックヴィレッジ&$サディス143分钟【SPZ-985】美女限定公開エロ配信生中継！素人娘、カップルたちがいたずら、フェラ、セクロスで完全アウトな映像集，称为自旋，不错增强保护每个量子筹备平台固有的量子信息丢失。

但是，通过浅近地将越来越多的自旋量子比特偏激研讨的规矩电路添加到单个量子比特阵列中来膨大量子处理器在推行中短长常具有挑战性的。Srinivasa和她的共事们的表面责任通过提供一个分步指南来惩处这个问题，该指南展示了多种门径不错在长距离上纠缠自旋量子比特，并纯真地匹配它们的频率。

由此产生的纯真性为基于半导体的模块化量子信息处理开辟了一条路线，它代表了一种替代门径，用于使用现在还是不错制造的微型量子比特数组（模块）构建大量子比特系统，并通过鲁棒的长距离纠缠链路将它们连结起来。

Srinivasa说：“这种缩放门径就像使用固定大小的乐高积木构建一个更大的系统，这些积木就像单个模块，并使用实足坚固的更长的积木连结它们，以便在外部影响龙套贯串之前保抓积木之间的连壮健足长的时间。

“要是量子比特之间不错快速可靠的长距离贯串，这种模块化门径允许膨大，同期为自旋量子比特规矩电路提供更多空间。”澈底模块化的基于半导体的量子处理器尚未赢得解释。

天然有很多类型的量子比特以及它们互相作用的多样方式，狼国情人网但研讨东谈主员给与研讨基于量子点的自旋量子比特，这些量子比特通过超导腔中的微波光子互相作用。量子点是一种近似原子的结构，用于将电子和其他用于界说量子比特的粒子规矩在半导体内的狭窄空间中，并通过施加电压来单独规矩它们。不异，超导腔是规矩光子的制造结构，但比量子点大得多，其大小由微波的波长决定。

最近的实考据明了使用微波腔光子的量子点自旋量子比特之间的长距离贯串。（硅中两个自旋量子比特的初次演示是由合著者Jason Petta的实验研讨小组杀青的。

但是，迁移通盘量子比特和光子频率，使它们精准匹配并不错交换能量 - 一种称为共振的条目 - 以确立研讨，即使在两个量子比特水平上亦然一个问题，该论文说。为了惩处这个问题，研讨东谈主员冷漠了一种高度可调的门径，用于使用微波光子连结量子比特，该门径不依赖于通盘原始量子比特和腔频率之间的同期共振。

在他们的论文中，研讨东谈主员为定制的长距离纠缠贯串提供了全面的指南，这些贯串同过使每个量子比特的多个频率与给定频率的微波腔光子贯串来杀青纯真性，“就像不错稳当给定锁的多个键一样，”Srinivasa说。

通过向每个自旋量子比特施加回荡电压，不错产生罕见的频率，该量子比特在量子点中来往挪动自旋。要是这种来往畅通实足快，那么除了其特征频率外，还会为每个量子比特创建两个边带频率（一个高于原始量子比特频率，一个低于原始量子比特频率）。

边带频率的加多导致有三种门径不错将每个量子比特调谐为与微波腔光子的共振，因此有九种不同的条目不错贯串两个量子比特。

谐振条目下的这种纯真性将使得向系统添加量子比特变得愈加容易，因为它们不需要一王人调谐到换取的频率。此外，两个量子比特贯串的九种方式使得只需合乎建设回荡电压即可给与几种不同类型的纠缠操作，而无需修改量子点或腔光子的结构。

纠缠贯串类型的多功能性使得膨大的基本量子运算集成为可能，可用于践诺筹备。临了，研讨东谈主员标明，与往时的门径比拟，他们冷漠的纠缠门径对光子从腔中暴露的明锐性较低，从而允许在自旋量子比特之间杀青更强盛的长距离贯串。

Srinivasa说：“匹配频率的纯真性，定制量子比特之间量子纠缠操作类型的多功能性，以及裁减对腔光子暴露的明锐性，使咱们冷漠的基于边带频率的门径有望杀青使用半导体量子比特的模块化量子处理器。

“我对下一步感到怡悦，行将这些念念法应用于实验室中的真确量子开采，并找出咱们需要作念些什么才能使这种门径在推行中阐发作用。

更多信息：V. Srinivasa 等东谈主，通过边带的参数驱动自旋量子比特的腔介导纠缠，PRX Quantum （2024）。DOI： 10.1103/PRXQuantum.5.020339

期刊信息： PRX Quantum【SVDVD-330】恥ずかしすぎる国際線CAスイートクラス研修 Wキャスト 稲川なつめ 三浦まい2013-01-10サディスティックヴィレッジ&$サディス143分钟【SPZ-985】美女限定公開エロ配信生中継！素人娘、カップルたちがいたずら、フェラ、セクロスで完全アウトな映像集