兩個空穴自旋量子比特間作用實(shí)現(xiàn)可控！
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】量子計算機(jī)是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲及處理量子信息的物理裝置。近年來，科學(xué)家正加速構(gòu)建實(shí)用量子計算機(jī)，并研究各種各樣的量子比特技術(shù)。然而，對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。
量子比特是量子計算機(jī)的基礎(chǔ)，它們必須可靠地存儲且快速處理信息。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，為使量子計算機(jī)具有實(shí)用性，必須在一個芯片上集成數(shù)百萬個量子比特，但當(dāng)前最先進(jìn)的量子計算機(jī)只有數(shù)百個量子比特。
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。近日，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)了兩個空穴自旋量子比特之間的可控相互作用。
瑞士研究團(tuán)隊為解決成千上萬個量子比特的排列和連接問題另辟蹊徑，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)缺失一個電子留下的“電洞”?？昭ê碗娮佣加凶孕?，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。
在最新研究中，研究團(tuán)隊能夠耦合兩個空穴量子比特，并根據(jù)一個空穴自旋狀態(tài)，讓另一個自旋受控翻轉(zhuǎn)，從而創(chuàng)建出兩個既快速又高保真的“量子門”。量子門指量子比特之間的耦合操作，量子計算機(jī)需要“量子門”執(zhí)行計算?；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，有望推動大規(guī)模量子計算機(jī)的開發(fā)。
(資料來源：科技日報)
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