钻石自旋光子量子计算机的主要发展成功-科学知识-网者头条

摘要：较低的冷却要求，更长的工作时间，较低的错误率：基于自旋光子和钻石的量子计算机有望比竞争量子计算技术具有显着优势。由Fraunhofer IAF协调的BMBF项目的财团成功地推进了基于旋转的量子量子计算机的发展。...

较低的冷却要求，更长的工作时间，较低的错误率：基于自旋光子和钻石的量子计算机有望比竞争量子计算技术具有显着优势。由Fraunhofer IAF协调的BMBF项目的财团成功地推进了基于旋转的量子量子计算机的发展。 2024年10月22日至23日，合作伙伴在BMBF资金衡量柏林的量子计算机示范设置的中期会议上介绍了临时项目结果。

钻石自旋光子量子计算机的主要发展成功

在几秒钟内解决复杂问题，即使对于现代超级计算机来说，也将花费数十年的时间 - 这是量子计算机的承诺。但是，尽管目标很清楚，但它的道路仍然不清楚。这是因为仍然有几种相互竞争的方法来实现量子计算机。在硬件和软件方面，每个人都有特定的优势和缺点，从可靠性和能耗到与常规系统的兼容性。

在Fraunhofer应用固态物理IAF的协调下，由28个合作伙伴组成的财团正在研究“ Spinning-diamond Spin-Photon量子计算机”，以开发基于自旋光子和钻石的量子计算机。与其他量子计算方法相比，这应该以较低的冷却要求，更长的工作时间和更低的错误率为特征。基于自旋光子的量子计算机的混合概念还提供了更大的可扩展性和连接性，从而可以灵活地与常规计算机连接。

通过钻石的颜色中心量子位

"In the SPINNING project, we want to make an important contribution to the German quantum technology ecosystem. To this end, we are using the material properties of diamond to develop a quantum computing technology that can be just as powerful as the other technologies but has none of their specific weaknesses. We create qubits using color centers in the diamond lattice by trapping an electron in one of four artificially created lattice defects (vacancy centers) doped with氮（NV），硅和氮（SINV），锗（GEV）或TIN（SNV）。¹³C碳同位素。然后，中央电子自旋可以用作可寻址的量子，”弗劳恩霍夫IAF的旋转网络兼研究所主任瑞迪格·奎伊（RüdigerQuay）博士解释说。

“单个量子位会形成矩阵结构，即量子寄存器。旋转量子计算机将由至少两个且最多四个寄存器组成，例如，这些寄存器将在20 m的长距离上光学地耦合，例如，可以进行全面的信息交换，” Quay继续进行。”中央电子旋转和寄存器之间的光学耦合是由光路由器与光源结合在一起的，并且用于读取器的检测器。核自旋的个别状态受高频脉冲控制。

项目结果：在高保真度中的纠缠量子登记处的演示

在筹资量衡量量子计算机示范设置（BMBF）的量子计算机示范设置（BMBF）之际，在该量子的量子示范设置（BMBF）之际，旋转资金的资助后，该财团于2024年10月22日至23日在柏林提出了临时项目结果。它们的特征是取得了杰出的成功。该项目团队首次成功证明了两个在20 m的距离内的六个Qubisters的纠缠，并实现了高平均忠诚度（在纠缠状态的相似性的意义上）。

进一步的项目成功包括基于旋转的量子计算机的中央硬件和软件以及外围设备的重大改进：基本材料及其处理，可以改进量子钻石的彩色中心的实现，以及光子谐振器的技术。这样做的基础是更好地理解钻石晶格中的四种缺陷以及基于钻石的Qubits的错误缓解。该财团还成功地开发了操作量子计算机所需的电子设备，并展示了量子计算机用于人工智能的第一个应用。

与SSJ量子计算机相比的优点

基于超导的约瑟夫森连接（SJJS），旋转结果与量子计算机的关键指标的临时结果的示例性比较强调了该项目在项目中所做的工作的价值，迄今为止，在全球范围内投资了更多的资源，以投入到后者的发展中。基于旋转的量子计算机的错误率为<0.5％，包含十二个Qubit的量子计算机与著名的SJJ型号Eagle（127 Qubits）和Heron（154 Qubits）相同。

在相干时间方面，基于旋转的量子计算机长度超过10 ms的量子计算机明显优于SSJ模型（> 50 µs），尽管与几毫米相比，纠缠距离的距离在20 m时多了很多倍。

展望：谐振器设计和软件开发的挑战

剩下的技术挑战直到项目结束，包括谐振器设计的进一步开发，以提高可重复性和更精确的一致性。另一方面，研究人员正在努力进一步改进软件，以自动控制基于旋转的量子计算机的路由。

关于旋转项目

Spinning由联邦教育和研究部BMBF资助，资金衡量了联邦政府量子技术框架计划中的量子计算机演示设置 - 从基本面到市场。 Fraunhofer IAF领导了六所大学，两家非营利研究机构，五家工业公司（中小型企业和分拆）和14个相关合作伙伴的旋转财团。