科罗拉多大学博尔德分校的研究人员开发出一种微芯片大小的设备，有望极大地加速量子计算的未来发展。该设备是一种光学相位调制器，能够以极高的精度控制激光频率，同时功耗远低于目前笨重的系统。

这项研究发表在《自然·通讯》杂志上，详细介绍了这种比人类头发细近100倍的新芯片如何被设计成精确控制激光，这是运行未来量子计算机的关键能力。这些计算机可能需要数千甚至数百万个量子比特，即量子信息的基本单位。

这项新技术的关键优势在于其可制造性。与目前通常是定制的量子计算组件不同，这种芯片是使用标准芯片制造技术制造的。这为大规模生产打开了大门，有可能制造出比目前任何设备都更大、更强大的量子计算机。“这是一个游戏规则改变者，因为它使我们能够摆脱定制的一次性制造，转向可扩展的制造，”该项目的首席研究员杰克·弗里德曼说。

量子计算有望通过解决即使是最强大的经典计算机也无法解决的问题，来彻底改变医学、材料科学和人工智能等领域。然而，实用量子计算机的开发一直受到构建和维护必要硬件的复杂性和成本的阻碍。目前的量子系统通常需要大型、耗电的激光器和复杂的光学装置来控制量子比特。

这种新芯片通过将光学控制元件集成到单个、小型且节能的设备上来解决这些挑战。这种小型化不仅降低了量子计算机的尺寸和功耗，还使其更加稳定和可靠。“通过将所有这些组件集成到单个芯片上，我们可以显著降低构建量子计算机的复杂性和成本，”弗里德曼解释说。

这种芯片的开发代表着朝着实现量子计算潜力迈出的重要一步。虽然量子计算机尚未准备好取代经典计算机来执行日常任务，但它们已经在药物发现和材料设计等特定应用中显示出前景。大规模生产量子计算组件的能力可以加速更强大、更通用的量子计算机的开发，从而在这些领域和其他领域取得突破。

研究人员目前正在努力将多个芯片集成到更大的量子系统中，并探索该技术的新应用。该团队认为，这种新芯片可以为开发不仅更强大，而且更易于访问和负担得起的量子计算机铺平道路。