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硅中的兩個(gè)量子比特系統(tǒng)。圖片來源：《自然·物理學(xué)》
科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞
瑞士巴塞爾大學(xué)和瑞士國家科研能力中心科學(xué)家，首次在傳統(tǒng)硅晶體管內(nèi)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)空穴自旋量子比特之間的可控相互作用。這一最新突破為使用成熟的硅制造工藝，在單個(gè)芯片上集成數(shù)百萬個(gè)此類量子比特奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)論文發(fā)表在最新一期《自然·物理學(xué)》雜志上。
科學(xué)家正加速構(gòu)建實(shí)用量子計(jì)算機(jī)，并研究各種各樣的量子比特技術(shù)。然而，對(duì)于哪種類型的量子比特最適合發(fā)揮量子技術(shù)的最大潛力，科學(xué)家目前還沒有達(dá)成共識(shí)。量子比特是量子計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)，它們必須可靠地存儲(chǔ)且快速處理信息。這就要求量子比特之間具有穩(wěn)定且快速的相互作用。此外，為使量子計(jì)算機(jī)具有實(shí)用性，必須在一個(gè)芯片上集成數(shù)百萬個(gè)量子比特，但當(dāng)前最先進(jìn)的量子計(jì)算機(jī)只有數(shù)百個(gè)量子比特。
為解決成千上萬個(gè)量子比特的排列和連接問題，瑞士研究團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，使用電子（空穴）自旋作為量子比特?？昭ū举|(zhì)上是半導(dǎo)體內(nèi)缺失一個(gè)電子留下的“電洞”。空穴和電子都有自旋，可采用向上或向下兩種狀態(tài)之一作為量子比特。與電子自旋相比，空穴自旋可以完全由電控制，無需在芯片上添加微磁體等額外組件。
早在2022年，巴塞爾大學(xué)物理學(xué)家就捕獲了“鰭場效應(yīng)晶體管”內(nèi)的空穴自旋，并用作量子比特?，F(xiàn)在，由安德烈亞斯·庫爾曼博士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，首次成功控制了硅晶體管內(nèi)兩個(gè)此類量子比特間的相互作用。
庫爾曼指出，在最新研究中，他們能夠耦合兩個(gè)空穴量子比特，并根據(jù)一個(gè)空穴自旋狀態(tài)，讓另一個(gè)自旋受控翻轉(zhuǎn)，從而創(chuàng)建出兩個(gè)既快速又高保真的“量子門”。量子門指量子比特之間的耦合操作，量子計(jì)算機(jī)需要“量子門”執(zhí)行計(jì)算?；诳昭ㄗ孕牧孔颖忍夭粌H利用了硅芯片制造技術(shù)，且具有高度的可擴(kuò)展性，有望推動(dòng)大規(guī)模量子計(jì)算機(jī)的開發(fā)。
責(zé)任編輯： 左常睿本文鏈接：http://www.3ypm.com.cn/news-2-6811-0.html兩個(gè)空穴自旋量子比特間作用實(shí)現(xiàn)可控，有助在單芯片上集成數(shù)百萬個(gè)量子計(jì)算單位
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