首个在3.7 K下运行的全集成量子处理器！硅基量子计算取得重大突破

光子盒研究院出品

上周，英特尔和QuTech报告了一个在3 K (-270.15℃)下运行的低温CMOS控制芯片(Horse Ridge)，输出定制的微波脉冲来驱动硅量子比特冷却到20 mK(-273.13℃)。这为全集成、可扩展的硅基量子计算机开辟了道路。

而在今天，总部位于美国加州的硅基量子计算公司Equal1 Laboratories宣布，该公司是第一家通过商用硅工艺将量子比特与所有支持控制和读出的电子器件集成在同一集成电路上来展示可扩展能力的公司。

Equal1率先展示了在3.7 K(-269.45℃)下运行的全集成量子处理器（QPU），这是量子计算发展史上的里程碑。

Equal1 QPU

该公司正在解决量子计算行业面临的一项重大挑战：增加量子比特数量，使量子计算机能够解决现实问题。凭借其QPU，Equal1基于商用硅半导体工艺开发了一种颠覆性的、可扩展且具有高性价比的量子计算技术。

Equal1的QPU采用其专利技术——纳米级量子点在标准硅CMOS工艺上产生量子比特。除了硅量子比特之外，全功能QPU所需的所有控制和读出电子器件都集成在具有超过1000万个晶体管的芯片上。

除了开发QPU之外，Equal1还设计并制造了封闭式低温和真空系统，连同控制和通信器件，以将芯片维持在3.7 K并与室温相连。量子比特在3.7 K下的运行（称为“热量子比特”，相比之下超导量子比特需要冷却至20 mK）以及团队已实现的集成程度，因此量子演示机的外形尺寸远小于其替代技术（机架尺寸与房间尺寸）。

Equal1的首席技术官Elena Blokhina说：“我们的团队具有在全集成的QPU上展示量子行为(quantum behavior)的能力，这将使我们能解决当今无法解决的人工智能挑战。我们为这一里程碑式的成就感到自豪，并为将我们的技术提升到一个新的水平而感到兴奋。”

两台Equal1量子演示机（Alice）已连续运行超过24个月，无计划外停机。在Alice上，在相干时间为150纳秒的三点阵列中观察到了拉比振荡。由于该技术的集成特性，控制量子比特的电子脉冲在芯片上生成，因此速度非常快，从而使QPU能够在极短的脉冲时间内演示量子行为。该团队已经证明了结果的可重复性以及与量子模拟的一致性。

Equal1量子演示机Alice

Equal1的首席执行官Dirk Leipold补充道：“通过利用缩小的晶体管几何结构，我们已经证明，集成到数百万个量子比特的范围是可能的，散热要求也比其他量子比特技术低。我们的量子计算技术以更低的碳排放为客户提供价格合理的AI解决方案。”

Equal1的QPU是在格芯(GlobalFoundries，全球第三大芯片代工厂，为PsiQuantum和IonQ生产量子芯片)领先的低功耗22FDX™平台上制造的，不需要为量子操作进行特殊的进程扩展。格芯在德国德累斯顿的Fab1工厂采用这种超低功耗平台，在使Equal1实现本文所述结果方面发挥了关键作用。

Equal1团队通过使用楷登电子(Cadence)的EDA软件设计了复杂的混合信号电路，例如高速脉冲发生器、模拟/数字转换器（ADC）、数字/模拟转换器（DAC）和低温存储器，特别是Spectre®仿真平台对超低温模型（低温电子设计验证的关键）的新支持。

楷登电子的产品总监Joy Han在评论这一成就时说：“这是一个非常令人兴奋的结果，它展示了一种颠覆性的、可能改变游戏规则的量子计算方法。我们希望将来继续与Equal1合作。”

Equal1在Atlantic Bridge、爱尔兰企业局以及808 Ventures的资助下实现了这一里程碑。

参考链接：

https://www.prweb.com/releases/equal1_laboratories_announces_major_breakthrough_with_fully_integrated_quantum_processor_operating_at_3_7_k_using_commercially_available_technology/prweb17935532.htm

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