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疫苗和药物研制、人工智能、物流运送、气候科学——跟着量子核算机的开展，这些范畴都将迎来天翻地覆的改变。曩昔十年中，量子核算范畴的出资呈现出了爆破式的增加。但现在的量子处理器规划较小，量子位的数目都在100以内。量子位是量子核算机结构的根本单元，其英文“qubits”由量子（quantum）和比特（bits）衔接缩写而来。
现有的量子处理器在展现量子核算潜力上发挥了至关重要的效果，但要完结有实践价值的作业，在大多数情况下要具有多达100万个量子位的处理器。如何将量子位的数目从数个扩展至数百万个？这是量子核算机的一大核心问题，澳大利亚新南威尔士大学（UNSW）宣布在《科学发展》上的最新研讨给出了一个答案。
量子核算机运用量子位来贮存和处理量子信息。与经典核算机运用的比特不同，量子位利用了量子叠加和羁绊的天然特性，在一些核算使命上比经典核算机快得多。经典比特只能处于两种状况之一，别离用0和1标明。量子位与之不同，可以一起处于两种状况，咱们叫做叠加态。
谷歌和其他一些公司的演示标明，即使是现有的前期量子核算机。在高度专业化的使命上也能胜过地球上最强壮的经典超级核算机，完结量子优越性。
谷歌的量子核算机运用超导电路构成，有53个经过先进的制冷技能保持在挨近-273ºC超低温的量子位。极低的作业时分的温度能消除热量，防止热噪声导致软弱的量子位呈现过错。这样的量子核算演示很重要，但眼下的应战是构建具有更多量子位的量子处理器。
UNSW的研讨团队正在尽力运用与日常运用的核算机芯片相同的资料——硅，来制作量子核算机。传统的硅芯片能把数十亿比特塞进指甲盖巨细的空间，若能相同的技能来构建量子核算机，远景恰当诱人。
在硅量子处理器中，信息由单个电子存储。这些电子被束缚在芯片外表的电极下。量子位被编码为电子的自旋。自旋可以被描绘为电子内部的小小指南针，可以指向北或南，别离标明状况0和1。
一切量子核算机都可以有用的进行的根本操作，便是将量子位设定为0和1的叠加态，这要求操控信号定向到所需的特定量子位。硅量子位所用的操控信号方式是微波场，相似5G网络电话通话的信号。微波会与电子相互效果，导致其自旋翻转。
现在，每个量子位都需求独自的微波操控，由电缆传送。电缆一端衔接芯片，另一端却处于室温，这使热量不断由电缆流向芯片。在热量抵达量子处理器前，有必要被移除。
尽管现有的制冷技能部分解决了电缆带来的热负荷问题，但是假如咱们要建立的是一个具有一百万乃至更多量子位的体系，热负荷将是成为一个巨大的妨碍。
为应对向数百万自选量子位传递操控信号的应战，1990年代后期的研讨者曾提出一种高雅的解决方案。“大局操控”的主意很简单：把一个微波操控信号在整个量子处理器上播送。施加在单个电极部分的电压脉冲可以使单个量子位与大局场相互效果，并发生叠加态。
在芯片上生成这样的电压脉冲比生成多个微波场要简单得多，只需求一根操控电缆，还省去了芯片上讨人厌的操控电路。
二十多年来，量子核算机的大局操控都停留在想象层面。研讨人员并未规划出适宜的技能，来与量子芯片集成并以恰当的低功率发生微波场。
在这项最新的研讨中，一种称作介电谐振器（dielectric resonator）的组件终究完结了这一点。介电谐振器是一小块通明晶体，可以在极短的时刻内束缚微波。束缚微波所达到的共振，会延伸微波与自旋量子位相互效果的时刻，大幅度的降低了生成操控场所需的微波功率。这对制冷设备内的技能操作至关重要。
研讨者在试验中运用介电谐振器生成了可操控400万个量子位的微波场，运用包括2个量子位的芯片演示了晶体生成的微波场翻转每个自旋的进程。
在运用这项技能完结百万量子位之前，要做的作业还有许多。在这项研讨中，团队设法翻转了量子位的状况，但没有发生恣意的叠加状况。仍在进行中的试验正测验证明这项要害才能。研讨者还要进一步研讨介电谐振器对量子处理器其他方面的影响。
这些工程应战是完结大规划自旋量子核算机的最大妨碍，但研讨者深信它们终究将被战胜。
