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新型溫度計可加速量子計算機的發(fā)展  前面是新的芯片上的量子溫度計。據(jù)查爾姆斯大學(xué)的研究人員說，這可能是世界上最快和最敏感的溫度計，用于測量波導(dǎo)冷端在毫開爾文尺度上的溫度。 量子計算機的一個關(guān)鍵組成部分是同軸電纜和波導(dǎo)--引導(dǎo)波形的結(jié)構(gòu)，并作為量子處理器和控制它的經(jīng)典電子產(chǎn)品之間的重要連接渠道。微波脈沖沿著波導(dǎo)到達量子處理器，并在途中被冷卻到極低的溫度。波導(dǎo)還對脈沖進行衰減和過濾，使極其敏感的量子計算機能夠以穩(wěn)定的量子狀態(tài)工作。 為了最大限度地控制這一機制，研究人員需要確保這些波導(dǎo)在其發(fā)送的脈沖之上不攜帶由于電子的熱運動而產(chǎn)生的噪音。換句話說，他們必須測量微波波導(dǎo)冷端電磁場的溫度，也就是控制脈沖傳遞給計算機量子比特的那一點。在盡可能低的溫度下工作可以最大限度地減少在量子比特中引入錯誤的風(fēng)險。  Scigliuzzo等人在實驗中使用的超導(dǎo)電路的藝術(shù)印象（左），以及其在單一激發(fā)量子水平上測量熱微波的能力（右）。 到目前為止，研究人員只能間接地測量這種溫度，有相對較大的延遲�，F(xiàn)在，通過查爾姆斯大學(xué)研究人員的新型溫度計，可以在波導(dǎo)的接收端直接測量非常低的溫度--非常準(zhǔn)確，而且具有極高的時間分辨率。這對于測量量子計算機性能非常重要。 瓦倫堡量子技術(shù)中心（WACQT）的研究人員的目標(biāo)是建立一臺量子計算機--基于超導(dǎo)電路--至少有100個功能良好的量子比特，在2030年前進行正確的計算。它要求處理器的工作溫度接近絕對零度，最好低至10毫開爾文。新的溫度計為研究人員提供了一個重要的工具，用于測量他們的系統(tǒng)有多好以及存在哪些不足之處--這是能夠完善技術(shù)和實現(xiàn)目標(biāo)的必要步驟。 每一個存在的光子都會毀掉量子比特。在典型的操作頻率下，溫度從20mK上升到30mK意味著50倍的熱光子，因此出錯的風(fēng)險也會高出50倍。一定的溫度對應(yīng)著一定數(shù)量的熱光子，而這個數(shù)量隨著溫度的升高呈指數(shù)級下降。如果成功地將波導(dǎo)與量子比特相遇的那一端的溫度降低到10毫開，那么我們的量子比特出現(xiàn)錯誤的風(fēng)險就會大大降低。 精確的溫度測量對于需要能夠保證其部件質(zhì)量的供應(yīng)商來說也是必要的，例如用于處理低至量子態(tài)信號的電纜。 疊加、糾纏和退相干等量子力學(xué)現(xiàn)象不僅意味著未來計算的革命，也可能是熱力學(xué)的革命。很可能熱力學(xué)定律在納米尺度下工作時發(fā)生了某種變化，有朝一日可以利用這種方式來生產(chǎn)更強大的發(fā)動機、更快的充電電池等等。 例如，新的溫度計可以測量作為量子熱引擎或冰箱的電路對熱微波的散射。 相關(guān)鏈接：https://phys.org/news/2021-03-thermometer-quantum.html 關(guān)鍵詞： 量子計算機
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