新进展！新南威尔士大学可在3D设备中构建原子精确量子位元

7月30日消息，新南威尔士大学量子计算和通信技术英才中心的研究人员首次表明，他们可以在3D设备中构建原子精确量子位元，这是向通用量子计算机迈出的一大步。由教授Michelle Simmons领导的研究团队已经证明，他们可以将原子量子比特制造技术扩展到硅晶体的多层，实现了他们2015年向世界推出的3D芯片体系结构的一个关键组成部分，这项新的研究今天发表在《自然》杂志上。

这个小组是第一个证明在三维设计中可使用与控制线(基本上是非常窄的导线)对齐的原子级量子位元体系结构的团体。

更重要的是，研究小组能够用纳米精度对3D设备中的不同层进行排列，并显示他们能够读出量子态，即在一次测量范围内，以非常高的保真度。

Simmons教授说：“这种3D设备架构是硅原子量子位元的一大进步。为了能够不断地纠正量子计算中的错误，这是我们领域的一个重要里程碑，你必须能够并行地控制许多量子位元，未来才能有更多可能。”

“唯一能做到这一点的方法就是使用3D架构，因此在2015年，我们开发了一种垂直纵横交错的建筑，并获得了专利。然而，在制造这种多层结构的过程中，仍然存在着一系列的挑战。基于这一结果，我们现在已经证明，用我们几年前设想的方式来设计3D技术是可能的。”

研究小组随后为记者演示了如何在第一层量子位元之上构建第二平面层。“这是一个非常复杂的过程，但用非常简单的术语来说，我们建造了第一个平面，然后优化了第二层的构建技术，而不影响第一层的结构。”研究员和合著者Joris Kezer博士解释说。

“在过去，批评人士会说，这是不可能的，因为第二层的表面变得非常粗糙，你就不能再使用我们的精确技术了，然而，本次，我们证明了我们能够做到这一点，这与人们的预期相反。”

“如果你在第一层硅层上写了什么，然后在上面放上一层硅层，你仍然需要确定你在这两层上对齐元件的位置。我们已经展示了一种能在5纳米以下实现对齐的技术，这是非常了不起的。”凯泽博士说。

“最后，研究人员能够用所谓的单次拍摄来测量3D设备的量子比特输出，也就是用一次精确的测量，而不是依赖于数百万次实验的平均结果。这将进一步帮助我们更快地扩大规模。”凯泽博士解释道。

西蒙斯教授说，“这项研究是这一领域的一个重要里程碑。我们正在致力于开发这种大规模的架构，这将使我们最终实现这项技术的商业化。”

“这是量子计算领域的一个重要发展。”Simmons教授说到。

2017年5月，澳大利亚诞生了第一家量子计算公司硅量子计算有限公司SQC，该公司一直致力于创造一台基于CQC2T公司开发的量子计算机。

她总结道：“在我们距离大规模量子计算机至少还有十年的时间里，CQC2T的工作仍处于这一领域创新的前沿。这样的具体结果重申了我们在国际上的强大地位。”