新南威爾士大學(xué)量子計算與通信技術(shù)卓越中心(CQC2T)研究人員首次證明：他們可以在三維設(shè)備中構(gòu)建原子精確量子位——這是邁向通用量子計算機的又一重大步驟。

由2018年澳大利亞年度最佳科學(xué)家、CQC2T教授米歇爾·西蒙斯(Michelle Simmons)領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊已經(jīng)證明：他們可以將原子量子位元制造技術(shù)擴展到硅晶體的多層——實現(xiàn)他們在2015年向世界介紹的3d芯片架構(gòu)的關(guān)鍵組件，這項新研究發(fā)表在2019年1月7日的《自然納米技術(shù)》上。這個小組是第一個展示這種架構(gòu)的可行性小組，這種架構(gòu)使用原子尺度的量子位元對齊來控制三維設(shè)計中的線(本質(zhì)上是非常窄的線)。更重要的是該團隊能夠?qū)?d設(shè)備中的不同層與納米精度對齊，并顯示出他們能夠在單次拍攝(即在一次測量中)以非常高保真度讀出量子位元狀態(tài)。

博科園-科學(xué)科普：這種三維設(shè)備結(jié)構(gòu)是硅原子量子位的一個重大進步。為了能夠不斷修正量子計算中的錯誤（這是我們這個領(lǐng)域的一個重要里程碑）必須能夠同時控制許多量子位。唯一的辦法就是使用3d構(gòu)造，所以2015年我們開發(fā)并申請了垂直交錯構(gòu)造的專利，然而這一多層器件的制造仍面臨一系列挑戰(zhàn)。根據(jù)這個結(jié)果，現(xiàn)在已經(jīng)證明，以我們幾年前設(shè)想的方式設(shè)計3d方法是可能的。該團隊演示了如何在第一層量子位元之上構(gòu)建第二個控制平面或?qū)?。CQC2T研究人員兼合著者喬里斯·凱澤博士(Dr. Joris Keizer)解釋說，這是一個非常復(fù)雜的過程，但用非常簡單的術(shù)語來說：

是構(gòu)建了第一個平面，然后優(yōu)化了一種技術(shù)，在不影響第一層結(jié)構(gòu)的情況下生長第二層。在過去，批評者會說這是不可能的，因為第二層的表面變得非常粗糙，你再也不能使用我們的精密技術(shù)了——然而，在這篇論文中，展示了我們可以做到這一點，與預(yù)期相反。該團隊還演示了可以用納米精度對齊這些多層。凱澤博士說：如果在第一層硅層上寫了一些東西，然后在上面放了一層硅層，仍然需要確定位置來對齊這兩層的組件，現(xiàn)已經(jīng)展示了一種可以在5納米以下實現(xiàn)對準(zhǔn)的技術(shù)，這是非常了不起的。最后，研究人員能夠測量三維設(shè)備的量子比特輸出與所謂的單射即。用一個單一，準(zhǔn)確的測量，而不是依賴于平均數(shù)以百萬計的實驗。這將進一步幫助我們更快地擴大規(guī)模。

西蒙斯教授說：這項研究是該領(lǐng)域的一個重要里程碑。正在系統(tǒng)地朝著一個大規(guī)模的架構(gòu)努力，這將引導(dǎo)我們最終實現(xiàn)這項技術(shù)的商業(yè)化。這是量子計算領(lǐng)域的一項重要發(fā)展，但對SQC來說也相當(dāng)令人興奮。自2017年5月起，澳大利亞首家量子計算公司——硅量子計算Pty有限公司(SQC)一直致力于基于CQC2T開發(fā)的一套知識產(chǎn)權(quán)及其自主知識產(chǎn)權(quán)的量子計算機的開發(fā)和商業(yè)化。雖然距離大規(guī)模量子計算機還有至少10年的時間，但CQC2T的工作仍處于該領(lǐng)域創(chuàng)新的前沿，諸如此類的具體成果重申了我們在國際上的堅定立場。

博科園-科學(xué)科普｜研究/來自：新南威爾士大學(xué)

參考期刊文獻:《Nature Nanotechnology》

DOI：10.1038/s41565-018-0338-1

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