在大型功能性量子計算機的全球馬拉松比賽中，工程難題之一是同時控制許多基本存儲設(shè)備——量子位。這是因為一個量子位的控制通常會受到同時施加到另一個量子位的控制脈沖的負(fù)面影響?，F(xiàn)在，哥本哈根大學(xué)尼爾斯玻爾研究所的一對年輕量子物理學(xué)家——博士生，現(xiàn)為博士后，29 歲的 Federico Fedele 和助理研究員。32 歲的 Anasua Chatterjee 教授——在 Assoc 小組工作。Ferdinand Kuemmeth 教授設(shè)法克服了這一障礙。
全球量子比特研究基于各種技術(shù)。雖然谷歌和 IBM 在基于超導(dǎo)體技術(shù)的量子處理器方面取得了很大進展，但 UCPH 研究小組正在押注于半導(dǎo)體量子位 - 稱為自旋量子位。
“從廣義上講，它們由被困在稱為量子點的半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)中的電子自旋組成，因此可以控制各個自旋狀態(tài)并相互糾纏”，F(xiàn)ederico Fedele 解釋說。
自旋量子位的優(yōu)點是可以長時間保持其量子態(tài)。這可能使他們能夠執(zhí)行比其他平臺類型更快、更完美的計算。而且，它們非常小，以至于與其他量子位方法相比，可以將更多的它們擠到芯片上。量子比特越多，計算機的處理能力就越大。UCPH 團隊通過在單個芯片上以 2x2 陣列制造和操作四個量子位來擴展現(xiàn)有技術(shù)。
電路是“游戲的名稱”
迄今為止，量子技術(shù)的最大焦點一直是生產(chǎn)越來越好的量子比特?，F(xiàn)在是讓他們相互交流，Anasua Chatterjee 解釋說：
“現(xiàn)在我們有一些非常好的量子位，游戲的名稱是將它們連接到可以操作多個量子位的電路中，同時也足夠復(fù)雜以能夠糾正量子計算錯誤。到目前為止，自旋量子位的研究已經(jīng)達(dá)到電路包含 2x2 或 3x3 量子位陣列的點。問題是它們的量子位一次只處理一個。”
正是在這里，年輕的量子物理學(xué)家的量子電路由半導(dǎo)體物質(zhì)砷化鎵制成，大小不超過細(xì)菌，使一切變得不同：
“我們芯片的新的和真正重要的事情是我們可以同時操作和測量所有量子位。這在以前從未用自旋量子位證明過——也沒有用許多其他類型的量子位證明過，”查特吉說，他是兩位主要作者之一該研究最近發(fā)表在《物理評論 X 量子》雜志上。
能夠同時操作和測量對于執(zhí)行量子計算至關(guān)重要。事實上，如果你必須在計算結(jié)束時測量量子位——也就是說，停止系統(tǒng)以獲得結(jié)果——脆弱的量子態(tài)就會崩潰。因此，測量同步至關(guān)重要，以便所有量子位的量子態(tài)同時關(guān)閉。如果一個一個地測量量子位，最輕微的環(huán)境噪聲就可以改變系統(tǒng)中的量子信息。
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