新型量子位稳定性提高10倍有助开发更可靠硅基量子计算机

物理组织网近日载文称，澳大利亚新南威尔士大学（UNSW）科学家最新开发出一种新的量子位，其量子叠加态稳定性比此前提高了10倍，有助于开发更可靠的硅基量子计算机。相关研究成果在线发表在《自然•纳米技术》上。

量子计算机的速度和能力有赖于量子系统对叠加在一起的多个量子进行同时处理，让量子计算机能够进行高效率的并行计算，对诸如巨大数据库的搜索等问题具有强大的处理能力。该研究负责人、UNSW量子计算与通信技术中心项目经理安德鲁•莫雷罗表示，量子计算机最大的挑战在于如何长时间保留量子态叠加，这有利于保留更长时间的量子信息，从而创建更可靠的量子计算机。过去10年，该团队已经能够通过在静态磁场中，利用硅芯片单个磷原子的电子自旋态编码量子信息，建立了目前量子态叠加保留时间最长的固态器件量子位。

此次，论文第一作者、UNSW电气工程与电信学院研究员阿尔纳•劳郝特团队提出了新的量子信息编码方法。新型量子位实现了单个电子的自旋态与高频振荡电磁场耦合。由于微波产生的电磁场以非常高的频率稳定振荡，任何非同频率的噪音或干扰都没什么效果，耦合后的量子位相比于单独的电子自旋，其量子态叠加保留时长提高了10倍。

莫雷罗表示，这种新型量子位被称为“缀饰量子位”，相比于“未修饰”的“裸量子位”，能够提供更多的量子态控制方法。通过简单地调整微波电磁场的频率就能控制相应的量子态叠加，就像调频收音机；相反，“裸量子位”控制方法则需要调节控制场的开关，就像调幅收音机。

值得一提的是，这种新型量子位是基于标准硅芯片技术构建的，这为基于传统计算机的现有制造工艺来创建强大而可靠的量子处理器奠定了基础。