全球首款3D原子級(jí)硅量子芯片架構(gòu)問世

據(jù)澳大利亞新南威爾士大學(xué)官網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，該?？茖W(xué)家證明，他們可以在3D設(shè)備中構(gòu)建原子精度的量子比特，并實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的層間對(duì)齊與高精度的自旋狀態(tài)測(cè)量，最終得到全球首款3D原子級(jí)硅量子芯片架構(gòu)，朝著構(gòu)建大規(guī)模量子計(jì)算機(jī)邁出了重要一步。

在最新研究中，新南威爾士大學(xué)量子計(jì)算與通信技術(shù)卓越中心教授米歇爾·西蒙斯領(lǐng)導(dǎo)研究團(tuán)隊(duì)，將原子級(jí)量子比特制造技術(shù)應(yīng)用于多層硅晶體，獲得了這款3D原子級(jí)量子芯片架構(gòu)。

西蒙斯解釋說：“對(duì)于原子級(jí)的硅量子比特來說，這種3D架構(gòu)是一個(gè)顯著的進(jìn)展。為了能夠持續(xù)不斷地糾正量子計(jì)算中的錯(cuò)誤——也是量子計(jì)算領(lǐng)域的一個(gè)里程碑，我們必須能并行控制許多量子比特。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的唯一方法是使用3D架構(gòu)，因此在2015年，我們開發(fā)出一個(gè)垂直交叉架構(gòu)，并申請(qǐng)了專利。然而，這種多層設(shè)備的制造還面臨一系列挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在，我們通過新研究證明，幾年前我們?cè)O(shè)想的3D方法是可行的。”

在新的3D設(shè)計(jì)內(nèi)部，原子級(jí)量子比特與控制線(非常細(xì)的線)對(duì)齊。此外，團(tuán)隊(duì)也讓3D設(shè)備中的不同層實(shí)現(xiàn)了納米精度的對(duì)齊——他們展示了一種可實(shí)現(xiàn)5納米精度對(duì)齊的技術(shù)。

最后，研究人員還通過單次測(cè)量獲得3D設(shè)備的量子比特輸出，而不必依賴于數(shù)百萬次實(shí)驗(yàn)的平均值，這有望促進(jìn)該技術(shù)的進(jìn)一步升級(jí)。

西蒙斯教授說，盡管距離大規(guī)模量子計(jì)算機(jī)還有至少十年時(shí)間，但我們正在系統(tǒng)性地研究大規(guī)模架構(gòu)，這將引領(lǐng)我們最終實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的商業(yè)化。(劉霞)

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