量子機器將在計算領域實現下一次重大飛躍，但研究它們的研究人員無法輕鬆獲得他們所需的一些奇特組件。
Blake Johnson花了很多時間思考超導電纜和過冷電冰箱等事情。 作為量子計算機創業公司Rigetti Computing的量子工程副總裁，約翰遜負責尋找和獲取將機器組合在一起所需的組件。
這是具有挑戰性的，因為曾經是一種深奧的實驗性技術正在變得更像是由IBM，谷歌和中國的阿里巴巴等大公司以及像Rigetti和IonQ等雄心勃勃的初創公司所倡導的主流產品。 因此，在一些關鍵領域，需求的增長速度遠快於供應。
例如，可能需要幾個月 - 有時一年或更長時間 - 才能獲得可以冷卻到比外太空更冷的溫度的專用稀釋冰箱，以幫助創建量子比特或量子比特，這是量子計算機的關鍵 功率。 約翰遜說，另一個阻塞點是傳輸控制量子比特的微波信號所需的專用佈線。
獲得某些組件所需的較長的交付時間阻礙了進展。 加州大學伯克利分校的教授Irfan Siddiqi說：“這減慢了團隊在該領域的研究中並行工作的能力。”
異國情調的技術
令人頭疼的一個重要原因是量子計算機無法使用為經典機器開發的大部分基礎設施。 “他們基於異國情調的原則，這意味著他們擁有非常奇特的硬件，”馬里蘭大學教授，IonQ首席執行官克里斯·門羅說。
與可以表示1或0的經典位不同，量子位是諸如原子或電子之類的粒子，它們可以同時佔據1和0的量子態，僅在測量它們時才具有確定的值。他們也可以通過一種稱為糾纏的神秘過程相互影響。
有一天，這些屬性可以使量子機器甚至超過最強大的經典超級計算機。但是生成和管理量子比特仍然是一個巨大的工程挑戰。
與Google和IBM一樣，Rigetti專注於使用電流流過冷卻到極端溫度的超導線，這解釋了對稀釋冰箱的需求。問題是這些巨大的氣瓶，每個成本在50萬美元到100萬美元之間，是定製的，研究人員說只有少數公司，如芬蘭的BlueFors和英國的牛津儀器公司，正在生產高質量的氣瓶。
冰箱還需要一種用於過冷的氣體組合，包括氦-3，這是氦氣的同位素，約翰遜稱這種同位素“難以忍受”。它通常是核研究和政府運營的武器計劃的副產品，它們嚴格控制可用性。天然氣非常稀少，冰箱所需的成本高達40,000美元。
電纜公司
然後是那些帶有用於控制量子位的信號的超導電纜。它們專門設計用於傳導非常少的熱量，因此它們不會破壞量子位於冰箱內的微妙量子狀態。約翰遜表示只有一家主要製造商供應它們，一家名為Coax Co.的日本公司。
量子計算機可以通過其他方式構建，不依賴於低溫技術，但這些都面臨著自己的挑戰。例如，Monroe的公司將單個原子捕獲在超高真空室中的硅芯片上的電磁場中。然後使用激光來控制原子量子位。
為了使該過程起作用，芯片上必須有少量的金沉積物。但是，標準硅製造工廠或晶圓廠並未設立用於處理此類專業要求。 IonQ正在組建一個團隊來開發自己的設計，並鼓勵外部人士製作它們。
加州大學伯克利分校的Siddiqi表示，他將在本月晚些時候在硅谷召開的大型電子元件活動DesignCon等會議上發表演講，以鼓勵更多公司對量子產業產生興趣。推動量子信息科學的新的美國國家計劃，以及歐洲的類似計劃也可能刺激潛在供應商之間的更多活動。
初創公司也可以提供幫助。荷蘭的一家年輕公司Delft Circuits已經在開發技術來幫助監測和控制量子比特，包括一些用於傳輸微波信號的專用電纜。
其首席技術官Jakob Kammhuber表示，雖然量子計算機目前正在擴展到大約100個量子位，但這個數字必須大幅增加才能使機器真正有用，並且很快就需要創新的硬件解決方案來控制它們。
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