首個硅中雙原子量子比特門問世

科技日報北京7月22日電 （記者劉霞）據物理學家組織網近日報道，由澳大利亞新南威爾士大學的米歇爾⋅西蒙斯領導的團隊，創建出了首個硅中雙原子量子比特門，操作在0.8納秒內完成，比目前其他基於自旋的雙量子比特門快200倍，是迄今在硅中展示最快的，成為構建原子級量子計算機的一個重要里程碑。

雙量子比特門是量子計算機的核心組件。西蒙斯團隊構建的雙量子比特門是兩個電子自旋之間的操作。最新研究也是研究人員首次讓兩個原子量子比特以比以往更靠近的距離，構建出雙量子比特門，並即時可控地觀察和測量其自旋狀態。

原子量子比特擁有硅中量子比特相干時間最長的記錄，保真度也最高。在最新研究中，為了使用掃描隧道顯微鏡精確放置和封裝硅中的磷原子，團隊首先計算出了兩個量子比特之間的最佳距離（精度高達十億分之一米），以實現關鍵操作。最令人興奮的是，他們可以在納秒級時間尺度上控制兩個電子之間相互作用的強度。

此外，他們也能以非常高的精度讀取和初始化硅中原子量子比特上單電子的自旋，構建出了一個真正快速、高度精確的雙量子比特門，成為基於硅的可升級量子計算機的基本模塊。

新南威爾士大學科學院院長艾瑪⋅約翰遜教授説：“這是西蒙斯團隊重要的里程碑。其下一個主要目標是構建10比特的量子集成電路，並希望能在3—4年內實現。”

總編輯圈點

量子比特是“0”和“1”的疊加態，在經典計算機看來要算到天荒地老的問題，量子計算機可以分分鐘搞定。有觀點認為，設計並製造通用量子計算機，是21世紀的“太空競賽”。要造量子計算機着實困難重重。澳大利亞新南威爾士大學的這支團隊已經多次在量子計算研究上取得突破性進展，這次他們構建出快速且具有高精度的雙量子比特門，為量子芯片、量子處理器的研發奠定了基礎。當然，世界各地的其他團隊，也都在以各種方法，致力於實現通用量子計算機這一最終目標。