迄今"最安静"半导体量子比特问世 为研制量子计算机奠定基础

据博猫娱乐报道,在最新一期的《先进材料》杂志中,澳大利亚新南威尔士大学的研究人员指出,他们开发了迄今为止“最安静”的半导体量子位元,也就是噪声最低的位元,这为进一步开发大规模纠错量子计算机奠定了基础。

为了让量子计算机进行有用的计算,用量子位编码的量子信息的准确度必须达到100%。用硅中原子的电子制造的量子位,帮助科学家开发出大型量子计算机。但是硅材料中的缺陷会造成电荷噪声,干扰量子信息,影响其准确性,即使是在材料中杂质极少的情况下,也会影响电荷噪声水平。

最新研究的主要作者LudwickKrands指出:“半导体量子位中的电荷噪声是达到大规模纠错量子计算机所需的精确水平的主要‘拦路虎’。

有鉴于此,在最近的研究中,Kranz团队通过降低硅片中的杂质含量,使硅片中的磷原子远离产生噪声的表面和边界,从而制造了迄今为止噪声水平最低的半导体量子位。

Crands表示:“通过优化硅芯片的制造工艺,我们得到了10倍于以往记录的噪音水平,这是半导体量子位迄今为止的最低电荷噪音水平。研究表明,可以将电荷噪声降低到很低的水平,从而最大限度地减少电荷噪声对量子位的影响。

另外,研究人员称,为了实现大规模量子计算,不会出错,两个量子比特门——任何一台量子计算机的核心部件的精度都需要达到99%以上。为了达到这个保真度阈值,量子操作需要稳定和快速,Simons领导的团队最近证明了他们能够在1微秒内读取量子位。

Simmons说:“这项研究结合了最新的最低电荷噪声研究结果,硅原子量子比能达到99.99%的保真度。目前,我们正在努力开发一种具有多种优点的设备,它具有快速、稳定、高精度和长相干时间等特点,是迈向全尺寸硅量子处理器的重要一步。

据报道,西蒙斯的研究小组正在用硅制造商用量子计算机,他们希望到2023年能制造出原型量子集成处理器,其中包含10个量子比特。

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