未来量子计算机：具有现有技术的新型2D构建

构建小型电路，进一步检查和探索可能性。

量子计算机的基本单位可以在2D中重新排列，以解决典型的设计和操作挑战。

量子计算越来越成为科学家在物理和化学等领域的重点，以及制药，飞机和汽车行业的工业家。在全球范围内，谷歌和IBM等公司的研究实验室正在改善量子计算机上的广泛资源，并具有充分的理由。量子计算机使用量子力学的基本原理比古典计算机更快地处理更多信息。预计何时达到纠错和容错量计算时，科学和技术进步将以前所未有的规模发生。

但是，为大规模计算构建量子计算机在其架构方面被证明是挑战。量子计算机的基本单元是“量子位”或“QUBITS”。这些通常是原子，离子，光子，子颗粒，例如电子，或者甚至在多个状态中同时存在的甚至更大的元件，使得可以快速获得几个潜在的结果以获得大量数据。量子计算机的理论要求是这些在二维（2D）阵列中布置，其中每个时量子均与其最近的邻居耦合并连接到必要的外部控制线和设备。当阵列中的Qubits的数量增加时，从边缘难以到达阵列内部的Qubits。迄今为止解决这个问题的需要导致跨多个平面的复杂的三维（3D）布线系统，其中许多导线相交，使其构建成为重大的工程挑战。

一群来自东京科学大学的科学家，日本急性物质科学，日本和理工大学，由Jaw-Shen Tsai教授领导的悉尼，通过修改架构，为此Qubit可访问性问题提出了独特的解决方案qubit阵列。“在这里，我们解决了这个问题，并呈现了一个改进的超导微架，不需要任何3D外线技术，并恢复为完全平坦的设计，”他们说。本研究已在新的物理学杂志上发表。

科学家们开始使用一个Qubit方形格子阵列，并在2D平面中伸出每列。然后，它们彼此顶部折叠每个连续列，形成称为“双线性”阵列的双一维阵列。这将所有贵族放在边缘上并简化了所需接线系统的布置。该系统也完全在2D中。在这个新的架构中，一些Qubit接线 - 每个Qubit也连接到数组中的所有相邻Qubits - 确实重叠，但是由于这些是布线中唯一的重叠，即时诸如空气桥中的简单本地3D系统重叠就足够了，系统总体仍然存在于2D中。正如您所能想象的那样，这可以很大简化其结构。

科学家通过数值和实验评估评估了这种新的安排的可行性，其中他们测试了在它通过Airbridge之前和之后保留了多少信号。两个评估的结果表明，可以使用现有技术和没有任何3D布置来构建和运行该系统。

科学家的实验还展示了他们的建筑解决了几个问题，困扰着3D结构：它们难以构造，在两根线上传输的波之间存在串扰或信号干扰，并且Qubits的脆弱量子状态可以降低。新颖的伪2D设计减少了彼此交叉的次数，从而减少了串扰并因此提高了系统的效率。

在全球大型实验室试图找到建立大型容错量子计算机的方法时，这项令人兴奋的新研究的结果表明，这些计算机可以使用现有的2D集成电路技术建立。“Quantum Computer是一个预期到远远超过现代计算机的能力的信息设备，”Tsai教授。在这个方向的研究之旅只开始了这项研究，而Tsai教授通过说：“我们计划建造一个小型电路以进一步检查和探索这种可能性。”

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参考：“伪2D超导量子计算电路的表面代码：建议和初步测试”由Hiroto Mukai，Keiichi Sakata，Simon J Devitt，瑞王，余周，Yukito Nakajima和Jaw-Shen Tsai，2012年4月21日，新的物理.DOI：
10.1088 / 1367-2630 / AB7D7D

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