炒作还是突破？一家新公司直指百亿量子比特
光子盒研究院出品
根据光子盒昨天报道，澳大利亚的硅量子计算公司（Silicon Quantum Computing，SQC）宣布已将其硅CMOS（SiMOS）量子比特制造相关技术的专利和设备出售，成立了一家新的公司。该技术来自新南威尔士大学的Andrew Dzurak教授团队。
巧合的是，一家名为Diraq的公司在领英发了第一个帖子[1]，宣布“经过二十年的开创性研究，我们很自豪地宣布推出一家新的全栈量子计算公司”，这家公司的CEO正是Andrew Dzurak教授。但我们还不确定Diraq是否就是从SQC分拆出的新公司。
更让人惊诧的是，该公司公布了一个远至2050年的路线图，到2050年，其硅量子点技术将实现100亿个量子比特，远远多于超导、离子阱、光子等技术实现的量子比特数量。
Diraq的硅自旋量子比特路线图
对于这个目标，该公司的理由是，硅CMOS制造技术目前允许将超过10亿个晶体管封装到单个硅芯片上。Diraq获得专利的CMOS量子比特与当今的晶体管尺寸相同，并且使用相同的制造工艺[2]。该公司雄心勃勃地表示：“在未来十年里，我们的Diraq芯片将从原型发展到纳米级的硅量子处理器芯片，这是其他量子比特技术永远无法实现的。”
值得一提的是，Dzurak教授还入选了光子盒“2021全球量子领域年度人物”，入选理由是提出了控制数百万个量子比特的方法[3]。
传统的控制方法，数百万个量子比特需要安装数千条控制线，该团队则研究了从硅芯片上方产生磁场的可行性，这个磁场可以同时操纵所有的量子比特。他们在硅芯片上方引入了一个新的元件——称为介质谐振器的晶体棱镜。当微波进入谐振器时，它会将微波的波长聚焦到更小的尺寸。“介质谐振器将波长缩小到1毫米以下，因此我们现在可以非常有效地将微波功率转换为控制所有量子比特自旋的磁场。原则上，我们可以提供多达400万个量子比特的控制场。”这项研究是该团队与新南威尔士大学电气工程与电信学院的量子工程师Jarryd Pla合作完成的。
下图显示了该团队到目前为止的重要里程碑：包括第一个SiMOS量子比特，第一个双量子比特逻辑门，完全集成架构方案，逻辑量子比特方案，创纪录的单量子比特保真度，高保真双量子比特门，1.5K下的“热”量子比特操作，相干电子穿梭，全局控制方法，按需电气控制技术。
Diraq迄今为止的里程碑
该公司还与新南威尔士大学量子工程科学教授、CQC2T项目负责人、基础量子技术实验室主任Andrea Morello开展学术合作。2022年1月，Morello团队实现了硅量子计算99%以上的双量子比特门保真度[4]，并登上了《自然》杂志封面。这是硅量子计算首次迈入99%的门槛。
Andrew Dzurak（右）和Andrea Morello（左）
Diraq将未来十年的发展分为三个阶段：
第一阶段：加快内部能力开发，并启动代工服务。里程碑：9量子比特逻辑处理器，第一个代工设备。
第二阶段：从物理量子比特操作过渡到逻辑量子比特操作，并开始大规模扩大代工服务；里程碑：硅中的逻辑量子比特，256量子比特代工设备。
第三阶段：开始实施商业上可行的算法，并实现完全量子纠错处理器；里程碑：商业上可行的算法，纠错处理器。
参考链接：
[1]https://www.linkedin.com/posts/diraq_diraq-activity-6929405603459059712-fB6M?utm_source=linkedin_share&utm_medium=member_desktop_web
[2]https://diraq.com/roadmap
[3]https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abg9158
[4]https://www.nature.com/articles/s41586-021-04292-7