近日，一個由澳大利亞和荷蘭的工程師組成的團隊宣布成功研究出了一套完整的量子計算機芯片(以下簡稱量子芯片)設計方案，使量子芯片可以通過大多數現有標準硅技術制造。

新的芯片設計發表在《自然通訊》(Nature Communications)雜志上，詳細介紹了一種新的結構，可使用現有的半導體元件來進行量子計算——即CMOS (互補型金屬氧化物半導體)，這是所有現代芯片的基礎。

“通過創造一個微處理器芯片，將大量的操作元件集成在一起工作，就像交響樂一樣——你可以把它放在口袋里!——這是一項令人震驚的技術成就，也是現代生活的一場革命，”新南威爾士大學澳大利亞國家制造設施主任Andrew Dzurak說。“量子計算使我們處于技術飛躍的邊緣，這一飛躍可能具有深遠的變革意義。但是一個完整的量子芯片制造工程設計一直難以實現。”

“我認為新南威爾士大學的進展使這一切成為了可能。最重要的是，在現代半導體工廠中，也將能夠制造量子芯片。”他補充道。

據研究報告的主要作者Menno Veldhorst介紹這項新設計最初是為了繪制出一種可以想象的工程路徑，以創造數百萬量子比特(或者量子位)。

為了應對重大的全球性問題——比如氣候變化或癌癥等復雜疾病——人們普遍認為，我們需要使用數以百萬計的量子比特來串聯工作。

為了做到這一點，我們需要將量子比特打包并集成，就像我們使用現代微處理器芯片一樣。這就是新設計的目標。

量子計算機通過使用量子物理的原理，即“糾纏”和“疊加”，成倍地擴展了現代計算機中使用的二進制代碼的詞匯量。量子位可以存儲一個0、一個1或0和1的任意組合。

正如量子計算機可以同時存儲多個值，它也可以同時處理多個值，同時進行多個操作。

在解決一系列重要問題時，這將使通用量子計算機的速度比傳統計算機快數百萬倍。

Veldhorst說:“我們的設計在一個巨大的二維陣列中結合了傳統的硅晶體管switch和量子比特之間的‘turn on’操作，使用基于網格的‘word’和‘bit’選擇協議，類似于在傳統的計算機內存芯片中選擇比特。”

“通過在一個存儲0或1量子二進制碼的量子比特之上選擇電極，我們可以控制量子比特的自旋。通過在多個量子比特之間選擇電極，兩個量子比特邏輯相互作用或計算可以在量子比特之間進行。”他補充道。

從以上介紹中我們可以看出，若此設計工藝完全成熟，量子芯片的量產將很快就能實現，這可以說是一個讓人振奮的消息。