首款3D原子級硅量子芯片架構(gòu)問世

據(jù)澳大利亞新南威爾士大學(xué)官網(wǎng)近日報道，該校科學(xué)家證明，他們可以在3D設(shè)備中構(gòu)建原子精度的量子比特，并實現(xiàn)精準(zhǔn)的層間對齊與高精度的自旋狀態(tài)測量，最終得到全球首款3D原子級硅量子芯片架構(gòu)，朝著構(gòu)建大規(guī)模量子計算機(jī)邁出了重要一步。

在最新研究中，新南威爾士大學(xué)量子計算與通信技術(shù)卓越中心教授米歇爾·西蒙斯領(lǐng)導(dǎo)研究團(tuán)隊，將原子級量子比特制造技術(shù)應(yīng)用于多層硅晶體，獲得了這款3D原子級量子芯片架構(gòu)。

西蒙斯解釋說：“對于原子級的硅量子比特來說，這種3D架構(gòu)是一個顯著的進(jìn)展。為了能夠持續(xù)不斷地糾正量子計算中的錯誤——也是量子計算領(lǐng)域的一個里程碑，我們必須能并行控制許多量子比特。實現(xiàn)這一目標(biāo)的唯一方法是使用3D架構(gòu)，因此在2015年，我們開發(fā)出一個垂直交叉架構(gòu)，并申請了專利。然而，這種多層設(shè)備的制造還面臨一系列挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在，我們通過新研究證明，幾年前我們設(shè)想的3D方法是可行的?！?/p>

在新的3D設(shè)計內(nèi)部，原子級量子比特與控制線（非常細(xì)的線）對齊。此外，團(tuán)隊也讓3D設(shè)備中的不同層實現(xiàn)了納米精度的對齊——他們展示了一種可實現(xiàn)5納米精度對齊的技術(shù)。

最后，研究人員還通過單次測量獲得3D設(shè)備的量子比特輸出，而不必依賴于數(shù)百萬次實驗的平均值，這有望促進(jìn)該技術(shù)的進(jìn)一步升級。

西蒙斯教授說，盡管距離大規(guī)模量子計算機(jī)還有至少十年時間，但我們正在系統(tǒng)性地研究大規(guī)模架構(gòu)，這將引領(lǐng)我們最終實現(xiàn)該技術(shù)的商業(yè)化。