量子计算新突破：低温精准控“芯”助力量子比特迈向百万级

在量子计算领域，澳大利亚悉尼大学与新南威尔士大学的研究团队取得了令人瞩目的进展，成功开发出一种能够在低温环境下精准控制量子比特的芯片。这一创新成果于 2025 年 6 月 30 日被科技日报报道，有望为量子计算机的大规模实用化铺平道路。

量子计算机的实用化面临的关键挑战在于如何稳定且精准地控制大量的量子比特。当前，量子比特的控制通常需要在极低温条件下进行，以保持量子态的稳定性。然而，现有的控制电路与量子比特集成时，存在热量和电噪声干扰量子态的问题，这限制了量子比特数量的扩展。

此次研发的芯片能够在毫开尔文的超低温下运行，这种温度仅略高于绝对零度（-273.15℃），是物质接近完全静止的极限状态。该芯片基于自旋量子比特技术，将信息编码在单个电子的磁方向上，具有良好的可扩展性，并且与现有的 CMOS 技术相兼容。

研究团队通过精密的设计，成功避免了控制电路对量子态的干扰。实验表明，这种新型芯片能够实现对单比特和双比特操作的高保真控制，几乎不会对量子态的相干性产生影响，同时也解决了控制电路产生的热量问题。芯片的功耗极低，总体控制功率仅约 10 微瓦，其中模拟部分每兆赫仅耗电 20 纳瓦，这为支持百万量级量子比特的扩展可能提供了。

这一成果验证了科学界长期以来的一个设想，即在特定的低温环境下，复杂的电子系统可以与量子比特集成，实现精确的控制。只要控制系统设计得当，即使量子比特与不到一毫米远的晶体管芯片共存，其量子态也几乎不会受到干扰。

这项研究不仅为构建实用的量子计算机提供了可行方案，还显示出了在传感系统和未来数据中心等多个领域的巨大潜力。通过在 CMOS 技术基础上将自旋量子比特规模化至上百万个，量子计算的实用化未来可期。

 
这一突破性的研究成果无疑为量子计算领域注入了新的活力，为科学家们进一步探索量子计算的奥秘提供了有力的工具。随着技术的不断进步，我们有理由相信，量子计算机的大规模实用化将不再遥远。