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CPU|?開發新的微波技術，可以提高量子處理器的性能

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CPU|?開發新的微波技術，可以提高量子處理器的性能

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CPU|?開發新的微波技術，可以提高量子處理器的性能

不僅讀數的縮放比例至關重要 ， 而且微波創新肯定是必要的 。 對于使用色散讀出的超導和半導體自旋量子比特 ， 需要實現近量子限制噪聲性能的可擴展放大鏈 。 假設頻域復用因子為十倍 ， 一個百萬量子位的量子控制器將需要十萬個讀出通道 。 在當今世界現存的系統中 ， 每個讀出通道都包含一個參數放大器和幾個熱化至十毫開爾文的循環器 ， 最多五個 。 一個基于高電子遷移率晶體管的低噪聲放大器 ， 熱化至4開爾文 ， 并在室溫下進一步放大和數字化 。

為了擴展到實現實際糾錯量子計算機所需的水平 ， 這些技術中的每一種都必須針對可制造性、成本、性能和尺寸等各方面進行優化 。 例如 ， 在4開爾文下使用的半導體低噪聲放大器 ， 低噪聲工廠 ， 實現了出色的噪聲溫度 ， 但是是手工組裝、手工測試的 ， 并且耗散了大約一個數量級的大量功率 ， 無法用于大規模系統 。 與控制系統的情況一樣 ， 有必要最大限度地集成可擴展的讀出系統 。
應該開發可以在硅技術平臺上大規模制造 ， 并在耗散一毫瓦的同時實現與當今高電子遷移率晶體管低噪聲放大器類似的性能的放大器 ， 以便目前在室溫下的電子設備可以直接與低噪聲放大器集成并熱化到4開爾文 。 目前 ， 硅鍺合金工藝在世界上似乎是一種很有前途的技術 ， 可以滿足這些目標 ， 但由于技術的不成熟 ， 仍需要大量研究 ， 從而確定使用硅鍺合金技術是否可以同時實現所需的性能和可重復性 。

【CPU|?開發新的微波技術，可以提高量子處理器的性能】此外 ， 還需要將必須加熱到10毫開爾文級的微波電子設備 ， 即參量放大器和循環器的體積最小化 。 除了經典到量子接口之外 ， 量子處理器的設計還面臨著重大的微波挑戰本身 。 例如 ， 考慮到超導量子比特 ， 隨著量子處理器尺寸的增長 ， 設計人員將不得不更多地依賴電磁仿真工具來預測和避免最終成為晶圓級設備的不希望的修改 。 對這些效應進行建模需要將超導物理和電介質的低溫特性結合到電磁工具中 ， 同時開發有效解決大型結構中的高階共振的方法 。
在開發為此目的量身定制的有效模擬工具以及開發減輕這些不希望的模式的技術方面 ， 都需要微波專業知識 。 隨著系統規模的增長 ， 開發從單一設計環境 ， 類似于為數字設計開發的基礎設施 ， 中預測系統性能的技術也可能變得很重要 。 這可能涉及開發與商業電路求解器 ， 例如 ， 自旋仿真器-量子電子接口仿真器 ， 兼容的量子比特模型 ， 并將經典系統和量子系統結合在電路求解器工具中 。 對于空間分布的超導量子計算機等系統 ， 可能還需要開發技術來精確建模經典控制系統和量子處理器之間的互連 。

微波技術在量子計算的興起中發揮了關鍵作用 ， 這兩個領域將在未來幾年繼續協同互動 。 無線通信行業的爆炸式增長所帶來的微波技術使得對糾錯量子計算機的追求成為可能 。 然而 ， 要達到當今最先進的量子處理器目前所達到的性能 ， 還需要開發新的微波技術 ， 例如量子限制參數放大器 。 如今 ， 實現容錯量子計算機的競賽越來越激烈 ， 構建這樣的設備必須克服許多與微波相關的挑戰 ， 并且肯定需要持續的微波創新 。 進一步研究的關鍵領域包括從新的超低損耗互連系統的開發到高效量子控制系統的設計 ， 微波工程師積極參與這項激動人心 ， 且重要的工作將是其成功的關鍵 。

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