世界首創3D原子級量子晶元架構！

新南威爾士大學量子計算與通信技術卓越中心(CQC2T)研究人員首次證明：他們可以在三維設備中構建原子精確量子位——這是邁向通用量子計算機的又一重大步驟。由2018年澳大利亞年度最佳科學家、CQC2T教授米歇爾·西蒙斯(Michelle Simmons)領導的研究團隊已經證明：他們可以將原子量子位元製造技術擴展到硅晶體的多層——實現他們在2015年向世界介紹的3d晶元架構的關鍵組件，這項新研究發表在2019年1月7日的《自然納米技術》上。這個小組是第一個展示這種架構的可行性小組，這種架構使用原子尺度的量子位元對齊來控制三維設計中的線(本質上是非常窄的線)。更重要的是該團隊能夠將3d設備中的不同層與納米精度對齊，並顯示出他們能夠在單次拍攝(即在一次測量中)以非常高保真度讀出量子位元狀態。

博科園-科學科普：這種三維設備結構是硅原子量子位的一個重大進步。為了能夠不斷修正量子計算中的錯誤（這是我們這個領域的一個重要里程碑）必須能夠同時控制許多量子位。唯一的辦法就是使用3d構造，所以2015年我們開發並申請了垂直交錯構造的專利，然而這一多層器件的製造仍面臨一系列挑戰。根據這個結果，現在已經證明，以我們幾年前設想的方式設計3d方法是可能的。該團隊演示了如何在第一層量子位元之上構建第二個控制平面或層。CQC2T研究人員兼合著者喬里斯·凱澤博士(Dr. Joris Keizer)解釋說，這是一個非常複雜的過程，但用非常簡單的術語來說：

是構建了第一個平面，然後優化了一種技術，在不影響第一層結構的情況下生長第二層。在過去，批評者會說這是不可能的，因為第二層的表面變得非常粗糙，你再也不能使用我們的精密技術了——然而，在這篇論文中，展示了我們可以做到這一點，與預期相反。該團隊還演示了可以用納米精度對齊這些多層。凱澤博士說：如果在第一層硅層上寫了一些東西，然後在上面放了一層硅層，仍然需要確定位置來對齊這兩層的組件，現已經展示了一種可以在5納米以下實現對準的技術，這是非常了不起的。最後，研究人員能夠測量三維設備的量子比特輸出與所謂的單射即。用一個單一，準確的測量，而不是依賴於平均數以百萬計的實驗。這將進一步幫助我們更快地擴大規模。

這項研究的作者是悉尼新南威爾士大學米歇爾·西蒙斯教授和喬里斯·凱澤教授。圖片：UNSW Sydney

西蒙斯教授說：這項研究是該領域的一個重要里程碑。正在系統地朝著一個大規模的架構努力，這將引導我們最終實現這項技術的商業化。這是量子計算領域的一項重要發展，但對SQC來說也相當令人興奮。自2017年5月起，澳大利亞首家量子計算公司——硅量子計算Pty有限公司(SQC)一直致力於基於CQC2T開發的一套知識產權及其自主知識產權的量子計算機的開發和商業化。雖然距離大規模量子計算機還有至少10年的時間，但CQC2T的工作仍處於該領域創新的前沿，諸如此類的具體成果重申了我們在國際上的堅定立場。

博科園-科學科普｜研究/來自：新南威爾士大學

參考期刊文獻:《Nature Nanotechnology》

DOI：10.1038/s41565-018-0338-1

博科園-傳遞宇宙科學之美

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！