传统计算机在计算和存储信息的时候，使用的是“0”和“1”组成的“普通比特位”。但是量子计算机的“量子比特位”，却能够借助量子的物理现象，同时叠加“0”和“1”的任意组合状态，以与众不同的方式、更快更好地完成同样的任务。这项崭新的技术，有望在气候和药物研究扥该领域引发一场革命。 当前世界各地已对多种架构进行测试，并且争相推出首个集成了数以百万计“量子比特”的量子计算机处理器。

运行中的 UNSW 纯硅量子计算机芯片

其中包括硅自旋量子比特、离子阱、超导循环、钻石空缺、以及拓补量子比特。遗憾的是，在上述所有架构中，量子位都相当脆弱、很容易产生计算错误。

即便是只包含了少数几个量子位的量子处理器，通常也大到难以规模化生产。好消息是，来自澳大利亚新南威尔士大学（UNSW）的研究人员们，已经开发出了同时解决这两个痛点的新型芯片设计。

UNSW 的研究人员们倾向于采用硅自旋量子计算方法，因为这样就能够复用现有的硅基微处理器技术。

据近日发表在《自然通讯》（ Nature Communications ）期刊上的一篇论文所述，这是一款基于“互补型金属氧化物半导体”（CMOS）工艺设计的新型计算芯片。

这颗硅量子处理器由一个巨大的二维量子比特阵列构成，采用传统的硅晶体管来控制量子位的自旋，以及用两个量子比特来处理逻辑交互。

论文一作、Menno Veldhorst 博士表示：

通过选择量子比特位上的一个电极，我们可以控制一个量子比特的自旋，其存储着‘0’或‘1’的量子二进制编码。而在量子位之间选择电极，就可以在两个量子比特上执行逻辑交互或者运算。

World's first complete design of a silicon quantum computer

研究团队称，量子计算所需的所有关键部件，都可以在单个芯片中实现。此外，该芯片的体系结构中包含了依赖于存储单一数据的多个量子位的错误校正代码，这是专门为自旋量子比特而设计的。

为了做好生产的准备，UNSW 团队预计还需要对芯片设计进行一些必要的修改。另一方面，他们对实现当前里程碑的速度感到自豪，因为他们 2 年前才创建了一个双量子位逻辑门，并演示了如何在硅芯片上进行量子计算。