日立矽量子技术突破 可常温运作、易增量子位元

日本量子电脑技术又有新进展，日立制作所（Hitachi）在2023年6月公布以矽材料为新型态量子电脑—矽量子电脑，不仅不须在发生超导现象的超低温下运作，还能藉简化控制电路，轻易增加量子位元。

根据日立新闻，矽量子电脑是以矽原子的电子当量子位元，将电子固定在特定势阱（Potential Well）内，只要能将势阱配置阵列化，简单说就是棋盘化，把电子当成棋子，就容易固定在芯片上，制成容易与既有矽芯片制程兼容，日立在2020年便公开相关构想。

这个构想虽然容易在相对小的空间内，容纳较多量子位元，但每个量子位元都要有独立的运算及状态控制电路，同时还需担心相邻电子产生干扰，电路复杂且排除误差不易，成为技术瓶颈。

最新研究成果则是改变棋子在棋盘上的安置策略，从所有格子都塞满棋子，变成像跳棋，在棋盘上留下空间，并将棋盘划分成储存区、运算区、读取区等不同区块。未运算时，棋子都放在储存区，需运算或读取时，再移动到相应区块处理，日立称此方式为量子位元穿梭（Quantum bit Shutting）。

量子位元穿梭的主要优点，就是运算与读取电路不用连向每个格子，只要装在个别区块即可，大幅减低电路复杂度，同时还能透过将每个电子安置在较远的格子中，明显减低杂讯发生的机率，而且除占用面积稍微增大以外，不损及本来矽量子电脑可在常温下运作、及量子位元数易增加的优点。

在量子电脑的技术分类上，矽量子电脑属于量子闸（Quantum Gate）技术，适用于多种运算，未来发展潜力较大。

虽然目前矽量子电脑才提出可用的控制电路设计，日立下一步才要研发专用操作系统，进度落后于已开始撰写应用程序的既有超导量子电脑，但据日经新闻（Nikkei）报导，日本方面与日立均相信，矽量子电脑有可能优先达到100万量子位元的门槛，有助于加速量子运算应用推广。