兩個空穴自旋量子比特間作用實現(xiàn)可控！
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】量子計算機是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進行高速數(shù)學(xué)和邏輯運算、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)建實用量子計算機，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)家目前還沒有達成共識。
量子比特是量子計算機的基礎(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，為使量子計算機具有實用性，必須在一個芯片上集成數(shù)百萬個量子比特，但當(dāng)前最先進的量子計算機只有數(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。空穴本質(zhì)上是半導(dǎo)體內(nèi)缺失一個電子留下的“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。
在最新研究中，研究團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，量子計算機需要“量子門”執(zhí)行計算。基于空穴自旋的量子比特不僅利用了硅芯片制造技術(shù)，且具有高度的可擴展性，有望推動大規(guī)模量子計算機的開發(fā)。
(資料來源：科技日報)
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