网站建设高等教育出版社,泉州网站建设网站,呼和浩特网站建设网络公司,dw网站二级页面怎么做#xff08;图片来源#xff1a;网络#xff09;量子比特是量子计算机的主要构建部分#xff0c;然而热量会导致量子比特容易出错#xff0c;因此量子系统通常保存在超低温稀释制冷机内#xff0c;可以将温度保持在绝对零度#xff08;−273.15℃#xff09;以上。但是…图片来源网络量子比特是量子计算机的主要构建部分然而热量会导致量子比特容易出错因此量子系统通常保存在超低温稀释制冷机内可以将温度保持在绝对零度−273.15℃以上。但是量子计算机需要与超低温稀释制冷机外处于室温环境中的电子设备通信而连接这些电子设备的金属电缆会将热量带入制冷机制冷机只能消耗更多的电能来保持系统冷却。此外如果增加量子比特的数量就需要更多的电缆因此制冷机能转移的热量限制了量子系统的大小。为了克服这一挑战麻省理工学院的一个跨学科团队开发了一种无线通信系统使量子计算机能够使用高速太赫兹波与制冷机外的电子设备传递数据。制冷机内放置了可以接收并传输数据的收发器芯片太赫兹波通过玻璃窗射入冰箱将编码到这些波上的数据传递给芯片。同时芯片还充当镜子将来自太赫兹波上的量子比特的数据反射回去。这个过程中芯片还会反射传到制冷机内的大部分能量因此产生的热量极少。这种非接触式通信系统的功耗只是使用金属电缆的系统功耗的十分之一。电气工程和计算机科学系EECS的副教授、太赫兹集成电子集团领导者Ruonan Han说“虽然这只是一个初步的原型还有一些改进的空间但使用这种反射模式后制冷机内部的功耗已经比使用金属电缆低了很多我们相信这是构建大规模量子系统的一种方法。”Han和他的团队拥有太赫兹波和电子设备方面的专业知识副教授Dirk Englund和量子光子学实验室团队拥有量子工程专业知识他们一起合作进行低温实验。他们将在国际固态电路会议上发表这项研究论文。收发芯片为方形边长约2毫米被放置在制冷机内的量子计算机上。该计算机被称为低温恒温器其超低的温度环境不会损坏芯片反而能使它们更高效地运行。该芯片从低温恒温器外部的太赫兹波源发送和接收数据其中的反射过程也被称为反向散射的无源通信过程。芯片顶部设置了一组天线每一个尺寸只有约200微米充当微小的镜子。这些镜子可以“打开”或“关闭”。当小镜子“打开”时可以进行设置使它们直接反射原始波或者先反转其相位再反射。如果反射波相位不变则表示0如果相位反转则表示1。低温恒温器外部的电子设备可以解析这些二进制信号以解码数据。处于“关闭”状态时这些天线可以接收太赫兹波及其携带的数据。Han说“我们将反向散射技术应用到这个非常独特的场景中有效结合了各种优秀技术。”使用高速太赫兹波传输数据有很多优势。太赫兹波位于无线电波和红外光之间的电磁频谱上其波长比无线电波小得多因此芯片及其天线也可以更小设备更容易大规模制造。太赫兹波的频率比无线电波高可以更快地传输数据和信息而其频率又低于光子系统中使用的光波因此携带的量子噪声较少对量子处理器的干扰较小。重要的是可以完全采用标准制造工艺在CMOS芯片上构建收发器芯片和太赫兹链路因此可以将他们集成到许多当前的系统和技术中。Jinchen Wang说“CMOS的兼容性很重要。例如一个太赫兹链路可以提供大量数据并将其输送到另一个cryo-CMOS控制器该控制器可以分离信号以同时控制多个量子比特从而大大减少RF电缆的数量。这是很有前景的。”该系统的原型能以每秒4千兆比特的速度传输数据但Han认为提速还有很大空间。非接触式系统的下行链路产生的热量比带有金属电缆的系统少约10倍并且在实验过程中低温恒温器的温度也只有几毫米的波动。现在研究人员希望使用只有几百微米宽的特殊太赫兹光纤来提高系统的速度和效率。Han的团队已经证明这些塑料线能以每秒100千兆比特的速度传输数据并且比金属电缆具有更好的隔热性。研究人员还希望改进收发器的设计从而提高可扩展性和能源效率。由于产生太赫兹波需要很多能量Han的团队正在研究使用更低成本芯片的有效方法从而使设备更具成本效益。编译颖茜编辑慕一
