在一項有望幫助擴展基于硅量子點的量子計算機的演示中，RIKEN的研究人員利用一種相干自旋穿梭的方法，成功連接了兩個相距較遠(yuǎn)的硅自旋量子比特，這是邁向大規(guī)模量子計算的重要一步。將量子計算機從數(shù)百量子比特擴展到數(shù)百萬量子比特的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是遠(yuǎn)距離連接量子點，這一突破克服了這個挑戰(zhàn)。

連接兩個遙遠(yuǎn)的量子比特將有助于開發(fā)基于硅量子點的更大、更復(fù)雜的量子計算機。許多大型IT公司（包括IBM、Google和Microsoft等）正在競相開發(fā)量子計算機，研究表明，在某些類型的計算中量子計算機的功能大大優(yōu)于傳統(tǒng)計算機。但是，開發(fā)商業(yè)上可行的量子計算機的最大挑戰(zhàn)之一是將它們從一百個左右的量子比特擴展到數(shù)百萬個量子比特。

直徑只有幾十納米的硅量子點是實現(xiàn)大規(guī)模量子計算的前沿技術(shù)之一。它的突出優(yōu)點是可以使用現(xiàn)有的硅制造技術(shù)。但存在的挑戰(zhàn)是，雖然連接兩個相鄰的量子點很簡單，但很難連接彼此相距很遠(yuǎn)的量子點。

RIKEN研究人員通過其中一個量子比特（藍色球體）的相干穿梭，將兩個遙遠(yuǎn)的量子比特（左右兩側(cè)的紅色和藍色球體）聯(lián)系起來。（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）

RIKEN新興物質(zhì)科學(xué)中心的Akito Noiri說：“為了連接大量量子比特，我們必須將它們密集地塞進一個非常小的區(qū)域，而使用電線很難連接如此密集的量子比特?！?/p>

現(xiàn)在，Noiri和同事已經(jīng)實現(xiàn)了相距較遠(yuǎn)的硅自旋量子比特之間的雙量子比特邏輯門。Noiri說：“在這個領(lǐng)域，已經(jīng)使用各種方法做了很多工作，這是第一次成功展示了由兩個遙遠(yuǎn)的量子比特形成的可靠邏輯門，該演示開辟了基于硅量子點擴展量子計算的可能性。”

為了連接兩個量子比特，該團隊使用了一種稱為相干自旋穿梭的方法，這種方法涉及通過施加電壓將電子推入量子比特陣列，單個自旋量子比特可以在量子點陣列上移動，它們的相位相干性卻不受影響，這是量子計算機的重要屬性，因為它攜帶信息。

雖然兩個量子比特之間的距離還不夠遠(yuǎn)，但Noiri相信未來可以將分離度提高到大約一微米左右，從而使該方法在將來使用時能夠更加實用。

編譯：卉可

編輯：慕一

特此說明：量子前哨翻譯此文僅作信息傳遞和參考，并不意味著同意此文中的觀點與數(shù)據(jù)。