几十年来,量子计算的前景让制药商,间谍和技术首席执行官的神经发痒。这样一台机器,如果完善的话,将加快药物发现,解码密码,并帮助AI解析我们的数字数据。这个新的大脑取决于灵活的叠加概念,即一个物体可以同时处于两种状态 - 一枚硬币旋转得如此之快,它既是头部又是尾部。

传统的计算机芯片,无论是在你的手机还是超级计算机,都拥有以二进制代码处理信息的晶体管:一切都是0或1.量子计算机使用量子位(“cue-bits”),它既可以是0也可以是他们居住的机器可以更快地解决问题。

但是有一个问题:Qubits是脆弱的。任何干扰都可能导致计算混乱。耶鲁大学应用物理学家罗伯特舍尔科普夫和米歇尔德沃雷特率先提出了一种稳定它们的方法。通过在超导体中构建量子比特 - 在极低温度下不阻碍电流的材料 - 它们创造了量子算法可以不受干扰地流动的空间。从他们的实验室里看出来,这需要一个巨大的操作 - 而且非常冷的冰箱 - 以帮助这些小晶圆变大。

在照片中:量子计算机内心难得的一瞥-量子客
通过构建超导体的量子比特,他们创造了一个空间,量子算法可以不受干扰地流动

^ Qubits依赖于许多组件。微波发生器的壁面会产生电磁脉冲,通过同轴电缆的迷宫传播,并将本文顶部所示的5英尺高的蓝色冰箱中的量子位深入发挥作用。为了创造比外层空间更冷的气候,外部泵将氦-3制冷剂驱入铜管。随着氦气的循环,它会压缩,液化和发冷。需要一天的时间才能达到最低点:0.01开尔文或459度。


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功能连接 一组同轴电线穿梭算法进出冰箱。

↑需要两名研究生成对工作,只需两个星期就可以将这些电线穿过巨大的圆柱体,在冷却器底部终止。


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不是芯片 强大的量子比特。

^看看量子位,量子计算的冷酷优雅的心脏。这款1英寸长的晶圆由合成蓝宝石制成,上面印有一层100纳米厚的印刷铝。在极低的温度下,微波光子将Y的连接点发送到超位置。下面的波浪条传输量子比特的结果。


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联谊会 连接器模块。

^这需要一些量子比赛来解开比掷硬币更复杂的任何事情。像这样的模块连接它们。耶鲁团队为特定目的设计这些单位。一些过程数据,一些读取数据,另一些则放大数据。掌握这种可扩展的乐高式方法对于完善量子计算机比在量子比特上更重要。


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嘘 请勿打扰!

↑冰箱内安静。任何静态都会引发计算错误,因此科学家必须保护量子位。一个叫做循环器的单向阀(上图中看到的四个矩形框)可以滤除干扰,如环境噪声。


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人才管理 地面控制

↑并非所有的工作都在冷却器中进行。网络分析仪(前台)确保传输信号所需的微波布线工作正常。直接位于其后面的高灰色橱柜管理制冷泵和阀门。

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拆解 量子计算机的基石

^研究生和博士后不断构建自定义配置来完成特定的实验。这可能需要将数十个量子位和量子位嵌套模块拼接在一起才能实现新功能。在这里,旧的模块(左下和中右)位于同轴电缆和信号滤波器之间。


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高个子男孩 它需要一个巨大的操作和一个非常寒冷的冰箱来帮助这些小晶圆变大。

 

↑旧的数量少工作。15岁时,这个9英尺高的冰箱是实验室的长辈之一。它并没有引起年轻孩子的注意。狭窄的框架使得布线变得棘手,冷却它需要从地板上的人孔中取出巨大的冷却缸。尽管如此,如果新设置中没有空缺,学生们会为此进行快速研究。