哥本哈根大學(xué)的量子物理學(xué)家近日為丹麥贏得了在量子技術(shù)領(lǐng)域的一項(xiàng)國際成就。通過在同一個量子芯片上同時操作多個自旋量子比特，他們攻克了通往未來超級計(jì)算機(jī)道路上的一個關(guān)鍵障礙。這項(xiàng)成就預(yù)示著可以將半導(dǎo)體材料作為固態(tài)量子計(jì)算機(jī)平臺使用。

　　在邁向大型功能性量子計(jì)算機(jī)的全球馬拉松中，一個令人頭痛的工程問題是同時控制許多基本的存儲設(shè)備--量子比特。這是因?yàn)橐粋€量子比特的控制通常會受到同時應(yīng)用于另一個量子比特的控制脈沖的消極影響。

　　現(xiàn)在，哥本哈根大學(xué)尼爾斯·玻爾研究所的一對年輕的量子物理學(xué)家--博士生，現(xiàn)在是博士后，29 歲的費(fèi)德里科·費(fèi)德勒（Federico Fedele）和 32 歲的助理教授阿納蘇阿·查特吉（Anasua Chatterjee），在副教授費(fèi)迪南德·庫姆梅斯（Ferdinand Kuemmeth）的小組工作，已經(jīng)成功克服了這個障礙。

　　科學(xué)家們試圖建立的量子計(jì)算機(jī)的大腦將由許多量子比特的陣列組成，類似于智能手機(jī)微芯片上的比特。它們將構(gòu)成機(jī)器的存儲器。著名的區(qū)別是，普通比特可以在 1 或 0 的狀態(tài)下存儲數(shù)據(jù)，而量子比特可以同時駐留在兩種狀態(tài)下--被稱為量子疊加--這使得量子計(jì)算的功能成倍增加。

　　Fedele 解釋說：“從廣義上來講，它們由被困在被稱為量子點(diǎn)的半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)中的電子自旋組成，這樣單個自旋狀態(tài)可以被控制并相互糾纏”。

　　自旋量子比特的優(yōu)點(diǎn)是可以長時間保持其量子狀態(tài)。這有可能使它們比其他平臺類型的計(jì)算速度更快、更無缺陷。而且，它們是如此的微小，以至于比起其他的量子比特方法，它們可以被擠到一個芯片上。

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　　量子比特越多，計(jì)算機(jī)的處理能力就越強(qiáng)。UCPH 團(tuán)隊(duì)通過在單個芯片上以 2×2 陣列的形式制造和操作 4 個量子比特，擴(kuò)展了技術(shù)水平。

　　到目前為止，量子技術(shù)的最大焦點(diǎn)是生產(chǎn)出越來越好的量子比特。Anasua Chatterjee 解釋說，現(xiàn)在的問題是讓它們相互溝通。

　　他表示：“現(xiàn)在我們已經(jīng)有了一些相當(dāng)好的量子比特，游戲的名稱是將它們連接到可以操作眾多量子比特的電路中，同時也要足夠復(fù)雜，能夠糾正量子計(jì)算錯誤。到目前為止，自旋量子比特的研究已經(jīng)達(dá)到了電路包含2×2 或3×3 量子比特陣列的程度。問題是，他們的量子比特一次只能處理一個”。