悉尼新南威爾士大學(xué)的米歇爾西蒙斯教授團(tuán)隊(duì)展示了一種緊湊型傳感器，用于獲取存儲(chǔ)在單個(gè)原子電子中的信息 - 這一突破使我們更接近硅中可擴(kuò)展的量子計(jì)算。

該研究由量子計(jì)算和通信技術(shù)卓越中心(CQC2T)的席夢(mèng)思小組在博士生Prasanna Pakkiam擔(dān)任主要作者時(shí)進(jìn)行，今天發(fā)表在物理評(píng)論X(PRX)雜志上。

由半導(dǎo)體中的單個(gè)原子上的電子構(gòu)成的量子位(或量子位)是大規(guī)模量子計(jì)算機(jī)的一個(gè)很有前景的平臺(tái)，這要?dú)w功于它們的持久穩(wěn)定性。通過(guò)在硅芯片中精確定位和封裝單個(gè)磷原子來(lái)創(chuàng)建量子比特是西蒙斯團(tuán)隊(duì)在全球領(lǐng)先的獨(dú)特方法。

但是，增加磷原子結(jié)構(gòu)擴(kuò)大所需的所有連接和門將是一個(gè)挑戰(zhàn) - 直到現(xiàn)在。

西蒙斯教授說(shuō)：“為了監(jiān)控一個(gè)量子比特，你必須圍繞單個(gè)原子構(gòu)建多個(gè)連接和門，這里沒有太多空間。” “更重要的是，你需要靠近的高品質(zhì)量子比特，這樣他們才能互相交流 - 只有你的門基礎(chǔ)設(shè)施盡可能少，才能實(shí)現(xiàn)。”

與制造量子計(jì)算機(jī)的其他方法相比，席夢(mèng)思的系統(tǒng)已經(jīng)具有相對(duì)較低的門密度。然而，傳統(tǒng)測(cè)量仍然需要每個(gè)量子位至少4個(gè)門：1個(gè)用于控制它，3個(gè)用于讀取它。

通過(guò)將讀出傳感器集成到一個(gè)控制門中，新南威爾士大學(xué)的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)能夠?qū)⑵浣抵羶蓚€(gè)門：1個(gè)用于控制，1個(gè)用于讀取。

“我們的系統(tǒng)不僅更緊湊，而且通過(guò)集成連接到柵極的超導(dǎo)電路，我們現(xiàn)在可以通過(guò)測(cè)量電子是否在兩個(gè)相鄰原子之間移動(dòng)來(lái)確定量子位的量子態(tài)，”主要作者Pakkiam表示。

“而且我們已經(jīng)證明，只需一次測(cè)量即可實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn) - 單次測(cè)量 - 無(wú)需重復(fù)實(shí)驗(yàn)并平均結(jié)果。”

“這代表了我們?nèi)绾伍喿x嵌入在量子比特中的信息的一個(gè)重大進(jìn)步，”西蒙斯總結(jié)道。“結(jié)果證實(shí)，量子位的單門讀數(shù)現(xiàn)在達(dá)到了對(duì)可擴(kuò)展量子計(jì)算機(jī)進(jìn)行必要的量子糾錯(cuò)所需的靈敏度。”

澳大利亞第一家量子計(jì)算公司

自2017年5月以來(lái)，澳大利亞第一家量子計(jì)算公司Silicon Quantum Computing Pty Limited(SQC)一直致力于創(chuàng)建和商業(yè)化基于澳大利亞量子計(jì)算和通信技術(shù)卓越中心開發(fā)的一套知識(shí)產(chǎn)權(quán)的量子計(jì)算機(jī)( CQC2T)。

SQC與悉尼新南威爾士大學(xué)校園的CQC2T共同投資，投資于由世界領(lǐng)先的量子研究人員領(lǐng)導(dǎo)的并行技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目組合，其中包括年度澳大利亞人和米歇爾西蒙斯教授。其目標(biāo)是到2022年在硅片上生產(chǎn)10比特的示范器件，作為商用規(guī)模硅基量子計(jì)算機(jī)的先驅(qū)。

SQC認(rèn)為，量子計(jì)算最終將對(duì)全球經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生重大影響，可能應(yīng)用于軟件設(shè)計(jì)，機(jī)器學(xué)習(xí)，調(diào)度和后勤規(guī)劃，財(cái)務(wù)分析，股票市場(chǎng)建模，軟件和硬件驗(yàn)證，氣候建模，快速藥物設(shè)計(jì)和檢測(cè)，早期疾病檢測(cè)和預(yù)防。

SQC通過(guò)政府，企業(yè)和大學(xué)的獨(dú)特聯(lián)盟創(chuàng)建，與一些最大的科技跨國(guó)公司和外國(guó)研究實(shí)驗(yàn)室競(jìng)爭(zhēng)。

除了開發(fā)自己的專有技術(shù)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)外，SQC還將繼續(xù)與CQC2T以及澳大利亞和國(guó)際量子計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)的其他參與者合作，在澳大利亞建立和發(fā)展硅量子計(jì)算行業(yè)，并最終實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)品和服務(wù)全球市場(chǎng)。