可低温工作的量子处理器

一个由夫琅和费协会应用固体物理研究所（以下简称IFA）主持的合作项目将开发出一种可扩展的小型量子计算机处理器，这种量子处理器基于人造钻石中的自旋光子，可以直接连接传统计算机。该项目被称为SPINNING（即基于钻石中自旋光子的量子计算机），由德国联邦教育及研究部资助，耗资1610万欧元（1760万美元），计划用时3年。

来自学术界和工业界的28位专家参与该项目的研发。专家团队期望研发出一种可在低温下稳定工作的容错处理器，这样，该处理器就能与传统计算机并驾齐驱。

图1 SPINNING项目开发的、可低温运行的量子处理器，它能够安装于传统计算机系统，打开了可扩展型并行计算机体系的大门。（图片来源：James Thew，stock.adobe.com）

弗劳恩霍夫国际空间基金会项目主持人兼执行董事Rüdiger Quay说：“我们的工作目标之一是确保这种新型量子计算机的稳定运行，并搭建一个外部服务器，使其计算性能满足广大用户群的需求，例如云计算。”

为了开发由人造金刚石制成的自旋量子比特处理器，研究人员特意将金刚石晶体中注入氮原子。量子特性的传输是通过光子，这些原子作为光传输之间的计算机节点，奠定了扩展计算的基础。最初，量子处理器可用10个量子比特计算，目前已经实现100个量子比特以上的计算，因此，量子处理器能够模拟复杂量子化学反应的生成物。

由夫琅和费IFA领导的研究团体正开发以上处理器，团体成员包含六所大学、两家非营利性科研组织、五家工业公司和十四家对口合作伙伴（其中十家是公司）。