新方法用电场精确操纵单个量子点

　　量子计算初创公司迪拉克（Diraq）和澳大利亚新南威尔士大学悉尼分校的工程师开发出一种新方法，可精确控制位于运行逻辑门的量子点中的单个电子，更重要的是，这种新机制体积更小，需要的部件更少，有望推动大规模硅量子计算机成为现实。相关研究发表在近日《自然·纳米技术》杂志上。

　　在用大小仅为十亿分之一米的量子点控制设备、驱动量子点运行的各种微型磁铁和天线的各种组合进行实验时，研究人员偶然发现了一种奇怪的效应。

　　他们试图准确操作一个两量子比特的门，对具有多种设备、多种形状、多种材料堆栈和控制技术的组合进行迭代。然后他们发现出现了一个奇怪的峰值，其中一个量子比特的自转速度在加快，这是之前实验中从未见过的。研究人员意识到，这是一种使用电场而不是磁场来操纵单个量子比特的量子态的新方法。

　　在不干扰附近其他电子的情况下控制单电子是硅中进行量子信息处理的关键，目前的方法有两种：使用芯片上微波天线的电子自旋共振（ESR）和依赖于感应梯度磁场的电偶极自旋共振（EDSR）。这项新发现的技术被称为“本征自旋轨道EDSR”。

　　研究人员表示，通常情况下设计的微波天线是提供纯磁场的，但这种特殊的天线设计产生了更大的电场。事实证明这种新效应可用来操纵量子比特。

　　Diraq首席执行官兼创始人、新南威尔士大学量子工程教授安德鲁·祖拉克说：“它使硅中的量子计算成为现实，基于与现有计算机芯片基本相同的半导体元件技术，而不是依赖于奇异材料。”他补充说，由于新方法基于与当今计算机行业相同的CMOS技术，将更容易、更快地扩大到商业生产，实现在单一芯片上制造数十亿量子比特的目标。