澳大利亞新南威爾士大學UNSW的研究人員設計出一種能集成量子相互作用的計算機芯片。研究人員重新設計硅微處理器，為“難以捉摸”的量子計算機芯片設計一個完整的設計。該研究團隊甚至建議使用現(xiàn)有的工業(yè)標準過程和組件制造芯片。如果成功，該處理器能夠高效完成復雜計算解決的科學問題，如氣候變化或醫(yī)學研究，也適用于無縫加密通信。

這項顛覆式的研究意味著未來計算機領域，可以將人們熟悉的各種電腦、智能手機，集合成量子計算機里的芯片處理器。運算能力、速度尤其是運算功能將有本質(zhì)上的飛躍。

計算機時代，也將從目前的電子計算機時代，一躍飛升至量子計算機時代！

這種設計采用了傳統(tǒng)的硅晶體管開關，在一個巨大的二維數(shù)組中，利用基于網(wǎng)格的“字節(jié)”和“比特”選擇協(xié)議，在傳統(tǒng)的計算機內(nèi)存芯片中選擇比特，類似于“打開”操作。通過選擇一個量子位元以上的電極，研究人員發(fā)現(xiàn)他們可以我們運用電子探針控制一個量子位元的自旋，它儲存一個0或1的量子二進制碼。通過在量子比特之間選擇電極，可以在量子位之間執(zhí)行兩比特邏輯相互作用或計算。量子位可以以二進制代碼存儲信息，如0、1或0和1的任意組合。量子計算機可以同時存儲多個值，也可以同時處理多個操作。這使量子計算機在解決一系列重要問題時比傳統(tǒng)計算機快數(shù)百萬倍。

做芯片研究的Andrew Dzurak教授說：“我們通常認為登陸月球是人類最偉大的科技奇跡。但建立一個可以放在口袋里并且有十億個操作裝置集成工作的微處理器芯片，就是一項驚人的技術成就，這是現(xiàn)代生活的革命。在量子計算方面，我們正處在另一個技術飛躍的邊緣，它可能是深刻而有變革性的。但在單個芯片上實現(xiàn)這一目標的完整工程設計一直十分困難。我想我們正在新南威爾士大學做的研究讓它成為現(xiàn)實。最重要的是，它可以在一個現(xiàn)代化的半導體制造廠生產(chǎn)?！?/p>

根據(jù)研究人員的說法，微芯片可以為創(chuàng)造無數(shù)量子比特鋪平道路。

研究團隊的領隊Menno Veldhorst教授說：“值得注意的是，今天的計算機芯片需要但無法解決的量子效應問題，量子計算機可以解決。”

人們普遍認為，解決解決全球重大挑戰(zhàn)問題時需要數(shù)百萬個量子比特同時工作。為做到這一點，我們需要把量子比特封裝在一起并集成它們，就像我們使用現(xiàn)代微處理器芯片一樣。這就是這種新設計的目的。但要解決復雜的問題，一個有用的通用量子計算機將需要數(shù)以百萬計的量子比特。

Dzurak教授解釋說：“所以我們需要使用糾錯采用多比特存儲一塊數(shù)據(jù)代碼。我們的芯片藍圖集成了一種專為自旋量子位設計的新型糾錯碼，它涉及數(shù)以百萬計的量子比特的復雜操作協(xié)議。這是第一次嘗試集成一個芯片來控制和讀取量子計算所需的數(shù)以百萬計的量子比特所需的所有傳統(tǒng)硅電路。我們預計，在其進入制造業(yè)的過程中，仍然需要對這種設計進行修改，但量子計算所需的所有關鍵組件都在一個芯片中。”

該小組下一步將根據(jù)該設計在該大學建立一個量子計算機樣機，并聲稱它將在兩年內(nèi)投入使用。一旦建成，電腦的能力意味著它將不得不回答許多科學問題的能力；創(chuàng)造新的救命藥；解決最令人難以置信的科學問題；解開最遠最深的空間未知的奧秘；解決了普通電腦將需要數(shù)億年的時間來計算一些的問題?！?/p>

先來科普一下量子計算機的原理：我們都知道目前計算機采用二級制（0和1），而量子計算機卻采用無限并行運算，量子計算機的關鍵就在于同時能疊加量子比特的多少，量子比特疊加得越多，并行運算能力越強，而且是指數(shù)級增長。

如果把傳統(tǒng)的電子線性計算方式，比作萬只蝸牛排隊過獨木橋，那么量子并行運算就是萬只飛鳥同時升上天空。

當前世界各地已對多種架構進行測試，并且爭相推出首個集成了數(shù)以百萬計“量子比特”的量子計算機處理器。目前以谷歌、微軟、IBM、英特爾、荷蘭QuTech等為首的量子計算機研發(fā)團隊，都還在為20～49個量子比特級拼命。其中包括硅自旋量子比特、離子阱、超導循環(huán)、鉆石空缺、以及拓補量子比特。遺憾的是，在上述所有架構中，量子位都相當脆弱、很容易產(chǎn)生計算錯誤。

而且量子比特很容易收到干擾，這也在很大程度上制約了量子計算機技術研究的進一步突破。澳大利亞新南威爾士大學這個量子計算機項目，宣布攻克的正是這個看似不可能突破的科技邊界。如果真能實現(xiàn)的話，那么毫無疑問這將是計算機領域最重要的一次飛越，人類科技史上也將是最重要的發(fā)明之一。