SEEQC展示首款集成Millikelvin超低温量子位元控制芯片的量子计算机

美国纽约州埃尔姆斯福德——SEEQC近日宣布，在可扩展芯片量子计算机的研发上取得重大突破，其研究成果已发表在同行评审期刊《Nature Electronics》。这项研究展示了首个采用数字超导逻辑控制量子位元芯片的量子计算系统，该芯片能够在与量子位元相同的毫开尔文（millikelvin）低温环境中稳定运行。

SEEQC的技术长兼研究通讯作者汉述仁博士表示：“量子计算的进展过去多集中在提升单一量子位元的性能。我们的成果显示了数字量子位元控制逻辑可以在毫克耳文温度下与量子位元本身共同运作。通过将超导数字控制整合至量子处理器，我们为量子系统的设计与扩展开启了一条更类似现代集成电路的发展道路。”

从大型设备到芯片化量子计算机

目前的超导量子计算机仍依赖室温电子设备通过数千条独立控制线连接至超低温的量子位元。随着系统规模扩大，这种架构会导致连线密度增加、热负载上升、工程复杂度提高、实体体积扩大，以及能耗增加。

相比之下，SEEQC的架构通过芯片对芯片键合技术，在低温环境下将超导数字量子位元控制电子元件直接整合至量子芯片中。借由数字去多工（demultiplexing）技术，多个量子位元可以共享控制通道进行操作，大幅减少了过去“每个量子位元一条控制线”的需求，并缓解了以往系统设计中线路数量随位元数线性增长的限制。

经同行审查验证的可扩展架构

发表在《Nature Electronics》的同行评审研究结果，验证了一个全整合式量子处理器。此一里程碑支持SEEQC长期以来将量子计算机打造为芯片化系统的策略，即在同一低温平台中整合量子与经典运算功能。

通过证明超导数字逻辑能在毫克耳文温度环境中与量子位元共存并稳定运作，SEEQC提供了支持可扩展且高能效量子运算基础架构的实验证据。

“这篇论文验证了数字电荷控制能在毫克耳文温度下运作，这是一项基础性的重要步骤。” ——汉述仁博士

系统运作方式与研究重点

在《Nature Electronics》研究中，SEEQC研究人员建构并测试了一个五量子位元的超导量子处理器，并将之与一个包含数字超导逻辑的控制芯片整合运作。两颗芯片被堆叠成单一模块，并在10毫开尔文下运作。

不同于在室温产生控制信号并通过独立导线传输的方式，该系统使用单磁通量子（Single Flux Quantum, SFQ）数字脉冲在本地产生控制信号，这是一种适用于低温环境且功耗极低的超导技术。研究人员进行标准量子基准测试，以评估量子闸保真度、信号串扰、功耗与热影响，结果显示数字量子位元控制电路能在相同低温环境中运作，而不会降低量子位元的性能。

对可扩展量子运算的影响

近年来，许多量子运算的突破主要集中于提升单一量子位元的性能，而本研究则着重于大型系统所需的整体架构。超导量子位元需要在毫克耳文温度下运作，而将其扩展到数百甚至数千个量子位元，受到从室温将控制信号传入低温环境的布线复杂度限制。

通过证明数字控制电路可在毫克耳文温度下运作，并能在本地进行信号多工，此研究建立了一条通往更大型、更高整合度量子处理器的实用架构路径。降低配线密度、热负载与系统额外负担，对于将量子计算机从实验室原型推向可制造、可重复使用的平台至关重要。

Jordan, C., Bernhardt, J., Rahamim, J. et al. 受毫开尔文超导数字电路控制之量子计算机。Nat Electron (2026)。https://doi.org/10.1038/s41928-026-01576-6

SEEQC致力于打造“量子计算机芯片化”的核心技术。SEEQC的数字芯片技术旨在使量子系统具备可扩充性、能源效率与商业可行性。该公司在美国与欧洲设有先进的芯片开发及制造设施。SEEQC超过四分之三的员工拥有博士学位，专攻物理、电机工程、材料科学、计算机科学及相关领域。