IBM 宣布已签署最终协议，收购 HRL Laboratories。该机构是一家从事物理科学和信息科学研究与开发的机构，涉及包括量子技术在内的多个领域。IBM 认为，HRL 在硅自旋量子比特工程方面的专业知识，可以补充其扩大量子计算机规模的长期计划。
在 2026 年 7 月 23 日发布的一篇博客文章中，IBM 解释了其为何关注这项技术，并指出自旋量子比特和超导量子比特都受益于硅制造技术，都在冷却结构中运行，并接受外部信号控制，以便对相互连接的量子比特施加量子门。但两者的根本区别在于量子信息的存储和处理方式。
自旋量子比特如何工作？
这些量子比特依赖于电子的天然自旋属性。电子自旋的值可以为正或负的二分之一，这两种状态通常被称为“向上”和“向下”。该属性被用于在量子计算中表示 0 和 1 两种状态。
为了控制单个电子，HRL 使用所谓的量子点。这些微小结构可以限制电子的属性并对其进行控制。该公司使用 SiGe，即硅和锗层，制造其量子点。
HRL 不直接将单个自旋状态与 0 或 1 绑定，而是采用一种称为仅交换量子比特（exchange-only qubits）的结构。每个量子比特由储存在三个量子点中的三个电子组成。其中两个电子决定计算状态；如果自旋总和等于 0，量子比特就处于状态 0；如果达到 1，则处于状态 1。第三个电子则有助于保持系统稳定。量子门以电脉冲的形式施加，使电子彼此靠近或相互远离。
优势与当前成果
据 IBM 称，自旋量子比特可以使用现有的半导体制造工具进行制造，因此具备大规模制造的潜力。它们还具有较长的相干时间、较低的错误率和相对容易的控制等特点，并且在技术成熟后，可能以较高效率和较低运营成本运行大型量子电路。
这些量子比特在 1 开尔文的温度下运行，而超导量子比特架构的运行温度约为 0.015 开尔文。HRL 最近展示了一台采用数字控制的硅量子计算机，该计算机在量子比特阵列和冷却控制板中都使用了可制造的 CMOS。该设备包含分布在三条通道上的 54 个量子点，可实现一块包含最多 18 个量子比特的芯片；演示还展示了单量子比特门和双量子比特门的运行，以及用于错误检测的小型代码。
HRL 在 IBM 量子愿景中的作用
IBM 研究主管兼 IBM Fellow Jay Gambetta 表示，HRL 团队将帮助公司推动量子创新向前发展，并补充说，该团队的产品组合将增强 IBM 在量子计算、量子传感和量子网络方面的长期计划。
据 IBM 称，HRL 的技术并不局限于计算。该机构正在开发高精度量子传感器，用于探测微小的物理现象，并为包括医疗保健、导航、国防和科学研究在内的应用开展先进测量。该机构还在研究新型量子材料，这些材料可能支持更坚固耐用的量子比特、更好的半导体和更灵敏的传感器。