超导之外,量子计算正在寻找下一条路

量子计算的竞争,正在迎来新的技术路线。

近日,富士通宣布开发出全球首个基于锡空位(SnV)中心的金刚石自旋量子计算机原型,并完成运行验证1。

这一突破意味着,金刚石自旋量子计算正在从实验室研究走向工程化探索,为未来大规模量子计算提供了一条新的发展路径。

该原型可在约零下271.6℃的环境下运行,并已接入富士通混合量子计算平台,实现更加便捷的量子计算调用。

图1|金刚石自旋量子计算机原型(来源:富士通)

金刚石路线崭露头角

当前,超导量子计算仍是产业界的重要技术路线,但随着量子比特规模扩大,系统连接和稳定性等问题逐渐显现。

金刚石自旋量子计算提供了另一种思路。

该路线利用金刚石内部的特殊缺陷结构"色心"作为量子比特,并通过光学方式连接多个量子模块,有望构建更加灵活的模块化量子计算系统。

此次富士通采用的SnV中心,相比传统NV中心具有更好的稳定性,对环境噪声更加不敏感,同时能够产生更稳定的光信号,被认为是推动金刚石量子计算发展的重要方向。

图2|光子集成电路部分结构的电子显微镜图像及示意图(来源:富士通)

图3|SnV中心与NV中心的分子结构及发射光谱(来源:富士通)

三项技术实现突破

要让金刚石量子计算真正走向应用,芯片制造和量子控制是关键。

为此,富士通开发了金刚石材料键合与减薄技术,将含有SnV中心的金刚石材料加工成适用于量子芯片的结构。

同时,公司还实现了SnV中心与光子集成电路的结合,使量子比特产生的光信号能够被有效读取,并开发了量子控制技术,让金刚石自旋系统能够接入混合量子计算平台。

这些技术突破,让金刚石自旋量子计算机首次展现出更加接近实际应用的形态。

富士通加速下一代布局

富士通表示,未来将继续推进金刚石自旋路线发展,计划在2027年前开发多模块金刚石自旋量子计算机原型。

与此同时,公司还将探索金刚石自旋技术与超导量子计算的结合,希望通过不同技术路线融合,进一步提升量子计算系统规模。

按照规划,富士通目标是在2030年前实现实用化量子计算,并持续推进逻辑量子比特规模提升。

量子计算进入多路线竞争

从超导、离子阱,到如今的金刚石自旋,量子计算正在进入多路线探索阶段。

未来,决定量子计算产业格局的,不只是量子比特数量,更是谁能解决规模化、稳定性和工程化应用问题。

富士通此次推出的SnV金刚石自旋量子计算机原型,或许正是下一代量子计算竞争中的一个重要信号。

引用:

1Fujitsu develops diamond-spin quantum computer prototype | Fujitsu Global

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