超导量子计算低温芯片走向商业化 终极目标取代室温系统

美国量子计算机初创公司SEEQC日前宣布，该公司已经开发出一种低温数字芯片，可以在比外太空更冷的温度下运行。这种芯片未来有望与低温超导量子芯片一起使用，从而极大地提升量子计算机的能力。

由于量子芯片的运行需要在-273.15摄氏度的极冷温度下才可以实现，研究人员一直在尝试如何将量子芯片与经典计算机在相同的温度环境下相互连接。

SEEQC公司表示，低温芯片的技术可以使未来构建更强大的量子计算机成为可能，目前这种基于硅晶片的芯片已经能够实现生产制造。该公司还在开发另外两种适应不同低温的芯片。

“应当区分，此类低温芯片不是严格意义上的量子芯片，而是量子调控芯片，是一种基于调控技术的专用低温测控芯片，用来操控量子计算芯片。”国盾量子调控技术部负责人王哲辉对第一财经记者表示，量子调控技术可以简单理解为过去的系统级的调控设备被做成了集成芯片。

王哲辉介绍称，低温区的量子调控芯片具有性能、集成度以及防漏热等方面的优势，但挑战也非常大，是目前全球技术公司正在攻克的难点。

低温调控芯片主要有两种主要实现路径，一种是被称为CMOS的技术，另一种是SFQ技术，其中CMOS是半导体行业成熟的金属氧化物半导体工艺，SFQ是一种被称为“单磁通量子比特”的新兴技术，SEEQC使用的正是SFQ技术路径。

“SFQ是与量子计算芯片同源的新技术，在国外发展比较早，能完成很多与CMOS工艺类似的功能，但目前还不成熟，要做到与CMOS同级别复杂度的芯片比较难。”王哲辉表示，“国内有一些团队也在研发这种技术。”

目前，超导量子计算的操控系统仍然在室温，低温操控系统虽然也有科研论文报道，但商业应用并不多见。业内认为，低温调控芯片与目前已经商业化的室温芯片组合集成是未来实现量子计算机广泛应用的一个重要途径。

“低温芯片的终极目标是要取代室温系统，这是由于室温系统体积和功耗都很大、成本也很高，而且还有海量的非超导信号线从室温连接到低温，这会使得制冷机中各温区漏热严重，无法正常降温。”王哲辉对记者表示。

今天的超导量子计算机已经拥有数百个量子比特，但这距离运行能够解决通用问题的量子计算及还很远。未来低温数字芯片一旦实现商业化，意味着每个芯片都能够支持更多的量子比特，从而使得构建百万级别量子比特的通用量子计算机成为可能。