  在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上最新發(fā)表的研究中[1]，普林斯頓物理學(xué)家使用一個(gè)雙量子比特的硅量子設(shè)備,，實(shí)現(xiàn)了前所未有的保真度水平,，實(shí)驗(yàn)測(cè)試均超過了99%。 這是迄今為止,，在半導(dǎo)體中實(shí)現(xiàn)的雙量子比特門的最高保真度,，與競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)比如超導(dǎo)量子芯片所取得的最佳結(jié)果相當(dāng)。
作為備受關(guān)注的硅基量子比特,，前谷歌的量子計(jì)算負(fù)責(zé)人John Martinis也傾心投入了該技術(shù)路線,。 如今的突破，說明這大規(guī)模集成可用量子芯片這條路上,，硅基量子計(jì)算一定是最重要的競(jìng)爭(zhēng)玩家,。 量子芯片的保真度是衡量量子比特執(zhí)行無差錯(cuò)操作能力的一個(gè)指標(biāo)，也是開發(fā)實(shí)用高效量子計(jì)算的一個(gè)關(guān)鍵特征,。 目前主流的制造量子芯片的技術(shù)路線有超導(dǎo)量子計(jì)算,，離子阱量子計(jì)算，以及硅量子計(jì)算,，都非常強(qiáng)調(diào)量子比特的保真度,。 過去，前面兩種路線大放異彩,，包括已經(jīng)上市的兩家量子公司（閱一：量子計(jì)算機(jī)公司Rigetti正式在納斯達(dá)克上市,，閱二：納斯達(dá)克上市公司 IonQ 2021年度財(cái)報(bào)）,，都分別是超導(dǎo)和離子阱技術(shù)路線的開拓者,，而硅基路線一直默默無聞。 當(dāng)然,，如今的突破預(yù)示著,，硅同樣重要。雖然,，研究人員一直在探索哪種技術(shù)能夠最有效地?cái)U(kuò)大商業(yè)應(yīng)用范圍,，但在不同初創(chuàng)企業(yè)或科技巨頭的技術(shù)研究路線里,，硅基半導(dǎo)體是不受青睞的。
普林斯頓大學(xué)物理系的研究生 Adam Mills 說: “硅自旋量子比特在這個(gè)領(lǐng)域正在獲得動(dòng)力,?！彼亲罱l(fā)表的這項(xiàng)研究的主要作者?！翱傮w而言,，今年似乎是硅基量子計(jì)算之年。” 2. 突破99%,，長(zhǎng)征路的第一步 通過使用一種叫做雙量子點(diǎn)的硅設(shè)備,，研究人員能夠捕獲兩個(gè)電子并迫使它們相互作用。 每個(gè)電子的自旋狀態(tài)可以用作一個(gè)量子比特,，電子之間的相互作用可以糾纏這些量子比特,。 這種操作對(duì)量子計(jì)算至關(guān)重要。 令人興奮的是,，普林斯頓的Eugene Higgins教授Jason Petta領(lǐng)導(dǎo)的研究小組能夠以超過99.8% 的保真度完成這種糾纏的操作,，實(shí)屬驚艷。 而且,，相較之下,，硅自旋量子比特是由單電子制成的，非常小,，設(shè)備直徑只有100納米左右,，而傳統(tǒng)的超導(dǎo)量子比特直徑大約為300微米，所以如果想在一塊芯片上制造大規(guī)模的集成量子比特,，使用超導(dǎo)方法是很困難的,，但是對(duì)硅芯片來說，情況變的容易很多,。 因?yàn)橹圃焐鲜鎏岬降挠布到y(tǒng),，只需要用標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體制造工藝就可以用來擴(kuò)展。 過去,，硅基雙量子比特的保真度在大多數(shù)實(shí)驗(yàn)中,，保真度都低于90%,，非常的不樂觀,。 而今，這個(gè)瓶頸被打破,。 這意味著,，硅自旋量子比特成為開發(fā)中級(jí)量子處理器的主導(dǎo)技術(shù)的潛力，已經(jīng)顯現(xiàn),。 目前,，世界上知名的半導(dǎo)體量子計(jì)算玩家有intel,，國(guó)內(nèi)押注開發(fā)該技術(shù)路線的企業(yè)是中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的郭國(guó)平教授領(lǐng)銜的本源量子計(jì)算公司。 由于這方面的中文閱讀有限,，關(guān)于該技術(shù)路線的詳細(xì),，可以參閱[2]中的文章，由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)中國(guó)科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的郭國(guó)平教授,、李海歐研究員和張?chǎng)尾┦?/strong>發(fā)表的綜述,。 半導(dǎo)體量子計(jì)算，或?qū)⒂瓉韺儆谒拇禾臁?/span> [1]https://dx./10.1126/sciadv.abn5130 [2]https:///10.1093/nsr/nwy153  |
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