量子計算芯片溫變測試：快速溫變試驗箱模擬極低溫環(huán)境的量子相干性保持研究
點擊次數(shù)：169 更新時間：2025-06-13
量子計算作為前沿科技，其核心在于量子比特所具備的量子相干性，這一特性使量子計算機擁有遠超傳統(tǒng)計算機的強大算力。然而，量子態(tài)極為脆弱，量子計算芯片需在接近零度（約 - 273.15℃）的極低溫環(huán)境下運行，才能維持量子相干性，確保計算的準確性與穩(wěn)定性。任何微小的溫度波動，都可能導致量子退相干，使量子比特的信息丟失，嚴重影響量子計算性能。因此，深入探究極低溫環(huán)境下量子相干性的保持機制至關重要，而快速溫變試驗箱成為了這一研究的關鍵工具。
快速溫變試驗箱通過制冷技術，能夠精準模擬極低溫環(huán)境。其制冷系統(tǒng)常采用復疊式制冷技術，由高溫級和低溫級制冷循環(huán)協(xié)同工作。高溫級制冷循環(huán)使用中溫制冷劑，低溫級則使用低溫制冷劑，兩級循環(huán)通過蒸發(fā)冷凝器進行熱量交換。當需要極低溫環(huán)境時，壓縮機將制冷劑壓縮為高溫高壓氣體，經冷凝器散熱后變?yōu)楦邏阂后w，再通過節(jié)流裝置降壓降溫，在蒸發(fā)器中吸收試驗箱內熱量，實現(xiàn)高效制冷 ，溫可達接近零度的水平。同時，試驗箱配備了高精度的溫度傳感器，能夠實時監(jiān)測并反饋箱內溫度，精度可達毫開爾文級別，結合智能控制系統(tǒng)，可根據(jù)設定程序精準調節(jié)制冷功率，實現(xiàn)對極低溫環(huán)境的穩(wěn)定維持與精確控制。
在模擬極低溫環(huán)境下，研究人員利用試驗箱對量子計算芯片的量子相干性進行測試。通過量子態(tài)監(jiān)測設備，密切觀察量子比特在不同溫度條件下的狀態(tài)變化。研究發(fā)現(xiàn)，極低溫環(huán)境雖有利于量子相干性的保持，但溫度的微小波動仍是量子退相干的主要誘因。例如，當試驗箱溫度在短時間內出現(xiàn) ±0.1mK 的波動時，量子比特的相干時間顯著縮短，量子退相干現(xiàn)象加劇。這表明，維持極低溫環(huán)境的穩(wěn)定性對保持量子相干性意義重大。
為進一步提升量子相干性的保持時間，研究團隊基于試驗數(shù)據(jù)與量子力學理論，構建了溫度 - 量子相干性關聯(lián)模型。該模型考慮了量子比特與環(huán)境中的聲子、光子等相互作用因素，能夠準確預測在特定溫變條件下量子計算芯片的量子相干性變化趨勢。借助此模型，可優(yōu)化試驗箱的溫控策略，如在芯片進入極低溫環(huán)境的過程中，采用緩慢、平穩(wěn)的降溫速率，減少因溫度突變導致的量子比特與環(huán)境耦合增強，從而有效延長量子相干時間。
地址：廣東-東莞-常平鎮(zhèn)常平中信路101號1號樓102室
電話：86-0769-81085056
郵箱：1683543290@qq.com