会有几万个量子比特的超巨型量子计算机吗？

 KAIST教授 Sang-Hyun Kim 的团队，开发了量子比特控制和解码技术

“是否有可能开发出使用数万以上量子比特的超巨型量子计算机？”

手游巴士（www.shouyoubus.com）2022年06月24日讯:韩国科学技术研究院（KAIST ） 24日宣布，电气与电子工程学院Sang-Hyun Kim教授的研究团队开发出一种克服了大尺寸限制的三维集成化合物半导体解码器件集成技术。现有量子计算系统的规模量子比特实现。量子

计算机是下一代计算机，可以在一个量子比特中同时存储 0 和 1，并同时处理多个操作。在传统计算机的信息单元比特的情况下，每个比特只有一个值，而在量子计算机的信息单元量子比特中，一个量子比特同时具有0和1的状态。因此，相比于比特，量子比特的计算速度可以提高一倍，并且随着量子比特的数量随着2量子比特、4量子比特和8量子比特线性增加，处理和计算速度呈指数增长4倍、8倍和16倍... 因此，开发使用大量量子比特的大型量子计算机非常重要。IBM去年宣布了 Eagle，将量子比特的数量增加到127个，并且根据IBM路线图， 4、

其目标是在10年内研制出000个量子比特和超过10000个量子比特的大型量子计算机。

特别是对于拥有大量量子比特的大型量子计算机的开发，开发控制和解码量子比特的设备至关重要。与传统计算机不同，量子计算机通常需要在大约–273 oC的低温下运行的每个量子比特至少有一个控制和解码连接。目前，量子比特并不多，因此控制和解码在低温下运行的量子比特和在室温下测量设备的方法是用一根长同轴电缆连接起来的。

但是，在利用数千或数万个量子比特的大规模量子计算中，如果采用这种方法，量子计算机的体积会变得非常大，并且由于连接距离长而导致的信号损失也很高，因此非常很难实现大规模的量子计算机。

为解决这一问题，研究团队将具有优异低功耗、低噪声和超高速特性的化合物半导体高电子转移晶体管（ HEMT ）集成在三个维度的量子比特电路上，从而使数千或数万的量子比特可以在很短的距离内一对一连接。

研究团队使用晶圆键合等超低温工艺，在250oC或更低温度下集成上层控制解码元件，以实现三维集成，而不会降低下层量子比特电路的性能。

本研究提出的大型量子计算机的系统概念图。[ Courtesy of KAIST ]

除了首次展示和实现这样的三维一体化控制/解码装置外，它在装置性能方面实现了世界最高水平的低温截止频率特性。Sang

-Hyun Kim 教授说：“我认为这项技术将来可以应用于控制和读取大型量子计算机的电路。这是一项非常大的技能，”他说。本研究由韩国科学技术院电气与电子工程系Jaeyong Jeong 博士作为第一作者牵头，与韩国纳米技术研究所 Jongmin Kim 博士和韩国纳米技术研究所 Seungyoung Park 博士的研究团队合作完成。韩国基础科学研究所，在被称为半导体奥运会的“ VLSI技术研讨会”上发表。同时，这项研究得到了韩国智能半导体技术开发项目国家研究基金会、京畿道系统半导体本地化研究支持项目和韩国基础科学研究所分析科学研究设备开发项目（ BIG项目）的支持。