硅是量子比特的理想衬底吗?这取决于你问谁。
量子计算的最大挑战之一是延长量子比特的寿命，即相干时间，使其足够长到可以用它们做一些有用的事情。现在的研究重点是如何增加可用寿命，以及哪些因素会影响这一点。
这导致了关于硅是否是量子芯片的良好衬底选择的截然不同的结论。超级计算量子材料与系统中心(美国能源部运营的五个量子中心之一)的研究人员认为，硅通过一种被称为量子退相干的过程限制了量子位的寿命。
挑战在于分离出这种退相干的原因，因为量子比特需要在近乎完美的条件下运行。测量对量子过程是破坏性的，任何测试都需要在不破坏重要数据的情况下进行。更困难的是，所有这些都需要在极低的温度下进行。
根据一项研究，美国能源部费米国家加速器实验室(Fermi National Accelerator Laboratory)的首席技术官亚历山大·罗曼年科(Alexander Romanenko)说:“我们正在解开系统的纠缠，看看各个子组件是如何对量子比特的退相干产生影响的。请注意．“几年前，我们意识到我们的超导射频腔可以作为评估这些材料微波损失的工具，其精度为十亿分之一或更高。”
通过将铌超导射频腔冷却到绝对零度以上数百度，研究人员能够隔离电磁波。他们发现，有了硅衬底，波的消散速度比没有硅衬底快100多倍。他们指出，蓝宝石或其他一些损耗较小的材料是未来量子芯片的更好选择。
图1:超导量子处理器，由沉积在硅衬底上的薄膜组成。来源:费米实验室
与此同时，Imec开发了一种cmos兼容的制造技术，该技术使用重叠约瑟夫森结，该结有两个由绝缘层隔开的电极。那里的研究人员观察到，其中一个关键问题是构成结的各个界面上的原子级缺陷，这导致量子位失去能量。传统的缺陷密度低的方法是采用双角度蒸发和起飞。然而，由于这些技术与大规模生产不兼容，imec研究人员必须开发一种新的方法。
然而，下一个挑战是在足够的体积下构建量子比特，这就是300mm CMOS工艺可以帮助的地方。imec研究员Tsvetan Ivanov在一份报告中说:“我们在实验室中证明了超导量子比特的相干时间超过100µs，平均单量子比特门保真度达到99.94%。释放．“这些结果与最先进的设备相当，但这是首次使用cmos兼容的制造技术，例如最先进的溅射沉积和减法蚀刻，从而避免了使用双角度蒸发和起飞。”
这是否能在商业上应用还有待观察。另一个挑战是这些量子比特能否从毫米缩小到纳米。
训练一个人工智能系统能有多快?答案取决于训练数据的数量和可用于微调算法以提高结果准确性的处理元素的数量。因此，许多机构的研究人员——慕尼黑工业大学、加州理工学院、洛斯阿拉莫斯国家实验室和马里兰大学——都在思考使用量子计算机能多快完成这项工作。
他们面临的挑战是找到一种方法来提高泛化能力——在使用很少训练数据的情况下，根据看不见的数据做出准确的预测。使用这种方法，结果似乎是积极的方法以足够的准确性缩短得到结果的时间。然而，仍有许多工作要做。但它确实解决了机器学习中的一个关键问题，即机器学习需要多少数据才能有用，以及产生和处理这些数据需要多少时间。
我在一次会议上听到这句话:“任何曾经打赌看空硅的人都输了。”