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世界首创3D原子级量子芯片架构!

新南威尔士大学量子计算与通信技术卓越中心(CQC2T)研究人员首次证明:他们可以在三维设备中构建原子精确量子

新南威尔士大学量子计算与通信技术卓越中心(CQC2T)研究人员首次证明:他们可以在三维设备中构建原子精确量子位——这是迈向通用量子计算机的又一重大步骤。由2018年澳大利亚年度最佳科学家、CQC2T教授米歇尔·西蒙斯(Michelle Simmons)领导的研究团队已经证明:他们可以将原子量子位元制造技术扩展到硅晶体的多层——实现他们在2015年向世界介绍的3d芯片架构的关键组件,这项新研究发表在2019年1月7日的《自然纳米技术》上。这个小组是第一个展示这种架构的可行性小组,这种架构使用原子尺度的量子位元对齐来控制三维设计中的线(本质上是非常窄的线)。更重要的是该团队能够将3d设备中的不同层与纳米精度对齐,并显示出他们能够在单次拍摄(即在一次测量中)以非常高保真度读出量子位元状态。 博科园-科学科普:这种三维设备结构是硅原子量子位的一个重大进步。为了能够不断修正量子计算中的错误(这是我们这个领域的一个重要里程碑)必须能够同时控制许多量子位。唯一的办法就是使用3d构造,所以2015年我们开发并申请了垂直交错构造的专利,然而这一多层器件的制造仍面临一系列挑战。根据这个结果,现在已经证明,以我们几年前设想的方式设计3d方法是可能的。该团队演示了如何在第一层量子位元之上构建第二个控制平面或层。CQC2T研究人员兼合著者乔里斯·凯泽博士(Dr. Joris Keizer)解释说,这是一个非常复杂的过程,但用非常简单的术语来说: 是构建了第一个平面,然后优化了一种技术,在不影响第一层结构的情况下生长第二层。在过去,批评者会说这是不可能的,因为第二层的表面变得非常粗糙,你再也不能使用我们的精密技术了——然而,在这篇论文中,展示了我们可以做到这一点,与预期相反。该团队还演示了可以用纳米精度对齐这些多层。凯泽博士说:如果在第一层硅层上写了一些东西,然后在上面放了一层硅层,仍然需要确定位置来对齐这两层的组件,现已经展示了一种可以在5纳米以下实现对准的技术,这是非常了不起的。最后,研究人员能够测量三维设备的量子比特输出与所谓的单射即。用一个单一,准确的测量,而不是依赖于平均数以百万计的实验。这将进一步帮助我们更快地扩大规模。

西蒙斯教授说:这项研究是该领域的一个重要里程碑。正在系统地朝着一个大规模的架构努力,这将引导我们最终实现这项技术的商业化。这是量子计算领域的一项重要发展,但对SQC来说也相当令人兴奋。自2017年5月起,澳大利亚首家量子计算公司——硅量子计算Pty有限公司(SQC)一直致力于基于CQC2T开发的一套知识产权及其自主知识产权的量子计算机的开发和商业化。虽然距离大规模量子计算机还有至少10年的时间,但CQC2T的工作仍处于该领域创新的前沿,诸如此类的具体成果重申了我们在国际上的坚定立场。 博科园-科学科普|研究/来自:新南威尔士大学 参考期刊文献:《Nature Nanotechnology》 DOI:10.1038/s41565-018-0338-1 博科园-传递宇宙科学之美