悉尼新南威爾士大學(xué)

UNSW| 科研突破

悉尼新南威爾士大學(xué)的量子計(jì)算機(jī)研究再創(chuàng)突破！趕緊普奔一下~

2018年度杰出澳大利亞人得主、我們的量子物理學(xué)家、卓越教授 米歇爾西蒙斯（Michelle Simmons）及其團(tuán)隊(duì)剛剛突破又一關(guān)鍵性技術(shù)難關(guān)，成功研發(fā)出一種精巧傳感器，能夠讀取單原子的電子中所存儲(chǔ)的信息。

這一突破讓人類離規(guī)?；杌孔佑?jì)算機(jī)更近一步！

這項(xiàng)研究在以新南威爾士大學(xué)為大本營的澳大利亞研究理事會(huì)量子計(jì)算與通訊技術(shù)卓越研究中心（CQC2T）進(jìn)行。

研究成果已發(fā)表在國際物理學(xué)期刊《物理評(píng)論X》（PRX）上。

我們的博士生普拉薩納·帕基安（Prasanna Pakkiam）是主要作者。

據(jù)了解，由半導(dǎo)體中單原子的電子創(chuàng)建的量子比特具有長期穩(wěn)定性，因此是實(shí)現(xiàn)規(guī)?；孔佑?jì)算機(jī)的“希望之光”。

米教授的團(tuán)隊(duì)所使用的方法是通過精確定位并封裝硅片中的單個(gè)磷原子來創(chuàng)建量子比特。這一方法為澳大利亞獨(dú)創(chuàng)，領(lǐng)先全球。

然而，添加所有構(gòu)建規(guī)模化磷原子結(jié)構(gòu)所需要的導(dǎo)線和邏輯門是個(gè)不小的難題——直到我們剛剛介紹過的這個(gè)科研突破的出現(xiàn)。

米教授說，哪怕是只監(jiān)控一個(gè)量子比特，都得在單原子周圍建造起多個(gè)導(dǎo)線和邏輯門，而且空間有限。此外，還需要讓優(yōu)質(zhì)的量子比特靠近彼此，這樣他們才能“互相溝通”，而要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，在它們周圍的門結(jié)構(gòu)越少越好。

與其他打造量子計(jì)算機(jī)的方法相比，米教授團(tuán)隊(duì)的這套系統(tǒng)里的門密度已經(jīng)相對(duì)較低了。然而，如果使用傳統(tǒng)方法，每個(gè)量子比特仍需要至少四個(gè)邏輯門：一個(gè)用來控制它，另外三個(gè)用來讀取。

通過把讀取傳感器和其中一個(gè)控制門合二為一，我們的科研團(tuán)隊(duì)成功地將邏輯門數(shù)量減少至兩個(gè)：一個(gè)用來控制，另外一個(gè)用來讀取。

博士生普拉薩納說，“我們的系統(tǒng)不僅更加精巧，而且，通過整合與邏輯門相連的超導(dǎo)電路，我們現(xiàn)在能夠通過測量一個(gè)電子是否在鄰近的兩個(gè)原子之間移動(dòng)來測定量子比特的量子態(tài)。”

“我們也已經(jīng)證明，我們可以實(shí)時(shí)測量，而且只需一次，不用重復(fù)實(shí)驗(yàn)來獲取平均值?！?br>米教授也表示，這是我們?cè)谧x取量子比特里的信息方面所取得的重大進(jìn)展。
研究結(jié)果證實(shí)，使用單一邏輯門讀取量子比特現(xiàn)在已達(dá)到所需敏感度，能夠進(jìn)行必要的量子糾錯(cuò)，從而為打造規(guī)模化量子計(jì)算機(jī)掃除了又一障礙。

去年8月，澳大利亞第一家量子計(jì)算公司——硅量子計(jì)算有限公司（SQC）宣布成立，落戶新南威爾士大學(xué)。
旨在將我們世界領(lǐng)先的量子計(jì)算技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展并商業(yè)化，且計(jì)劃在2022年之前完成10量子比特的硅集成電路原型，作為硅量子計(jì)算機(jī)的雛形。
我們相信，量子計(jì)算機(jī)將對(duì)全球經(jīng)濟(jì)帶來巨大影響，有望應(yīng)用于軟件設(shè)計(jì)、物流規(guī)劃、金融分析、氣候建模、藥物快速設(shè)計(jì)及測試、疾病早期檢測及預(yù)防等領(lǐng)域。

【微語】我們?cè)诩异o靜守候,期盼你學(xué)成歸來,那時(shí)的你將更加耀眼。