新南威尔士大学量子计算和通信技术卓越中心(CQC2T)的研究人员首次证明，他们可以在三维设备中构建原子级精确的量子位，这是迈向通用量子计算机的又一重要步骤。由2018年澳大利亚年度最佳科学家和CQC2T教授MichelleSimmons领导的研究团队证明，他们可以将原子量子位制造扩大到多层硅晶体——使他们能够在硅晶体中实现大量的量子跃迁。作为2015年向世界推出的3-D芯片架构的关键组成部分，这项新研究于2019年1月7日发表在《自然纳米技术》。该小组首次证明了使用原子级对齐的架构的可行性在3D设计中控制线（本质上是非常窄的线）的量子位。更重要的是，该团队能够将3-D设备中的不同层对齐到纳米精度，并表明他们可以在单次拍摄（即单次测量）中以非常高的保真度读出量子位状态。博科园-科普：这种三维器件结构是硅原子量子位的重大进步。为了能够持续纠正量子计算中的错误——我们领域的一个重要里程碑——必须能够同时控制许多量子比特。唯一的办法就是使用3D结构，所以在2015年我们开发并申请了垂直交错结构的专利，但是这种多层器件的制作仍然面临着一系列的挑战。基于这个结果，现在已经表明可以按照我们几年前设想的方式设计3D方法。该团队演示了如何在第一层量子位之上构建第二个控制平面或层。CQC2T研究员和合著者JorisKeizer博士解释说，这是一个非常复杂的过程，但用非常简单的术语来说：构建了第一层，然后优化了一种在不影响第一层结构的情况下生长第二层的技术。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，以至于您无法再使用我们的精密技术——但是，在这篇论文中，我们证明了我们可以做到这一点，这与预期相反。该团队还证明，这些多层可以以纳米精度对齐。“如果你在第一个硅层上写一些东西，然后在上面放一个硅层，你仍然需要确定位置来对齐两层的组件，”Kaiser博士说。实现纳米级以下排列的技术非常了不起。最后，研究人员能够通过所谓的注入测量三维设备的量子位输出。使用单一、准确的测量，而不是依赖数百万次实验的平均值。这将进一步帮助我们更快地扩大规模。该研究的作者是悉尼新南威尔士大学的MichelleSimmons教授和JorisKaiser教授。图片：悉尼新南威尔士大学西蒙斯教授说：“这项研究是该领域的一个重要里程碑。正在系统地努力实现大规模架构，这将使我们最终实现这项技术的商业化。这是量子计算的重要发展，但也让SQC颇为振奋，自2017年5月起，澳大利亚第一家量子计算公司SiliconQuantumComputingPtyLtd（SQC）基于CQC2T和拥有自己的知识产权。尽管距离大规模量子计算机至少还有10年的时间，但CQC2T的工作仍然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地位。
