2026年7月29日——HRL Laboratories 今日在《Nature》杂志上发表了一项量子计算里程碑成果：一款能够自行运行的量子处理器。量子计算机通常依赖成排的外部电子设备来生成每一个控制信号。HRL 用一款定制控制芯片取代了这些机架，该芯片与量子比特一同置于极低温环境中，紧邻量子比特。这一集成系统自主运行了纠错功能，而纠错是任何未来量子计算机都必需的基本操作。

HRL 的方法针对所有量子计算平台面临的一个核心障碍：如何在不产生难以管理的线缆和电子设备缠绕的情况下，控制实用机器所需的大规模量子比特数量。

• HRL 开发了一款定制 CMOS 控制器，可在低温恒温器内部零下450华氏度的环境下运行——低温恒温器是一种专用制冷设备，可将量子比特维持在接近绝对零度。该控制器为其18量子比特器件生成所有必要信号，自主运行纠错功能，无需来自室温电子设备的实时输入。
• 将室温电子设备置于低温量子比特旁通常适得其反；即便在零下450华氏度下，控制器相对于量子比特而言仍然算“热”。一种新型高密度超导带状电缆是这一架构得以实现的关键。这种带状电缆将数百个控制信号传输到温度更低的量子比特处，却不会传递热量，从而保护量子比特脆弱的量子态。
• 该系统的控制误差比此前同类量子比特的任何演示都低十倍，这得益于一种新的量子比特制造工艺，该工艺大幅降低了器件噪声并提升了性能可靠性。同时速度也很快，每次操作耗时不到一微秒。

该成果今日以“A digitally controlled silicon quantum processing unit”为题发表在《Nature》上。视频见此。

当团队在纠错重复码中加入更多量子比特时，误差下降了大约五倍，展示了所有量子计算机都将依赖的错误抑制特性。结果与团队模型吻合，证明该方法在扩展时应能保持有效。这也是纠错功能首次完全由低温控制器执行，而无需室温电子设备的实时参与。

量子计算机不仅仅是量子比特。要大规模运行，它们需要与量子比特本身一样可制造、高精度的控制系统。这篇论文报告了 HRL 认为能以实用成本交付全规模量子计算机的完整架构原型。

“推动传统计算发展的技术并非只是性能最高的——它们是能够以低成本大规模制造的技术。”HRL Laboratories 总裁兼首席执行官 Rob Vasquez 表示，“我们认为量子计算将遵循类似路径。我们的目标是利用标准微芯片生产线来制造这些强大计算机，并将每台计算机装进一台单独的制冷机中。这种方法将保持低生产成本，并使该技术足够经济实惠，从而解决更广泛的商业和科学问题。”

下一步计划

IBM 近日宣布已签署最终协议收购 HRL，以加强和扩展其世界领先的量子计算能力。借助 IBM 的行业领导力，HRL 将加速其在量子科学与工程领域的工作，为计算未来开启新的可能性。