帮助将量子计算提升到一个新的水平

超导量子材料与系统中心(SQMS), 是由费米国家实验室领导的吗, 是想把未来的量子计算机带到现在吗.

致力于创造这些突破的SQMS团队成员之一是弗朗西斯科·Crisa博士.D. 物理的24), 他的团队于2024年4月在《威尼斯人平台》杂志上发表了一篇题为“铌表面封装对传输量子比特相干性的系统改进,，公布了其关于提高量子比特性能的研究, 或者量子计算中的关键硬件.

“NPJ is a great journal; it’s an honor for me to be published,Crisa说, 添加, “我们得到了很好的结果, 我们采用了可以使用得更远的金属.

“它几乎有无限的可能性.”

而量子位——量子比特——在量子计算中相当于经典计算中的位, 这并不是一对一的比较.

“与经典计算机相比，量子计算机以完全不同的方式表示信息,Crisa说. “与只有0和1的经典计算机不同, 量子计算机有0和1, 加上这些状态的叠加. 一个量子位——基本单位——可以有无限种状态.”

量子比特拥有无限状态的能力意味着这些量子计算机的构建模块可以比传统计算机更快地处理信息. 量子位有效的一个重要限制是它存储量子信息的时间. 量子比特的寿命越长越好.

这就是Crisa和他的团队取得重大进展的地方.

通过一个被称为表面封装的过程，在量子比特的上面形成了一个保护层. 通常，铌或铝等金属已被用于制造超导量子比特. Crisa的团队已经发现，在钽的覆盖层(下面含有氧化铌层)增加相干时间超过三倍.

“这推高了股价, 制造更好的量子比特,Crisa说, 添加, “处理器的寿命越长, 您可以执行的操作越多. 如果你能做更多的操作，你就能做更长，更重要，更复杂的模拟. 它仍然不足以创造并成为最终的量子计算机, 但这对量子计算机的正确实现是一个很大的推动.”

伊利诺斯州州长. B. 普利兹克的目标是 伊利诺伊州是量子发展的硅谷因此，Crisa和SQMS团队将成为推进量子计算竞赛的关键领导者.

“我们还计划开始耦合量子位，”Crisa说. “现在, 我们正在推进单个量子比特的相干性, 但是要创建一个处理器，你需要很多个. 你得开始学习了, 发展中, 研究将一个量子比特与另一个量子比特耦合的最佳方法，以及处理器的架构是什么.”

能够为进一步改进量子计算的进步做出贡献是最让Crisa兴奋的——这些对广泛研究的贡献可能会产生深远的影响.

“我们在费米实验室的SQMS中有一个内核, 然后我们和大学合作, 与行业,Crisa说. “我们是同行研究和实际建造可用于许多领域的工作量子计算机的意愿之间的桥梁, 很多方法——物理研究, 经济研究, 药物研究是人类发展的重要课题.”