IT之家 5 月 9 日消息，荷蘭代爾夫特理工大學(xué)與 QuTech 合作發(fā)表新研究，嘗試給量子點(diǎn)量子比特補(bǔ)上“可移動(dòng)性”短板。
團(tuán)隊(duì)在僅含 6 個(gè)量子點(diǎn)的測試芯片上，把單電子自旋量子比特在不同量子點(diǎn)之間轉(zhuǎn)移，并完成雙量子比特門、糾纏驗(yàn)證和量子隱形傳態(tài)。
IT之家援引博文介紹，量子計(jì)算公司眼下大致分成兩路：一路押注可制造的電子器件，重點(diǎn)是把量子比特做進(jìn)芯片，方便批量生產(chǎn)；另一路使用原子、離子或光子，重點(diǎn)是讓量子比特行為更穩(wěn)定，也更容易實(shí)現(xiàn)靈活連接。前者更像半導(dǎo)體工業(yè)，后者則在布線自由度上更占優(yōu)。
量子點(diǎn)（Quantum dot）屬于前一種路線。它把單個(gè)電子困在極小空間里，并用電子自旋承載量子比特。由于量子點(diǎn)尺寸小，可以高密度集成進(jìn)芯片，并兼容現(xiàn)有芯片制造工藝，因此更有機(jī)會(huì)做出大規(guī)模器件。
但量子點(diǎn)的問題也同樣明顯：量子點(diǎn)之間怎么連接，往往在制造時(shí)就已經(jīng)寫死。這會(huì)直接限制糾錯(cuò)方案的選擇。
由于不同量子糾錯(cuò)架構(gòu)需要不同的量子比特連接方式，芯片一旦流片完成，后續(xù)即便出現(xiàn)更高效的新方案，也很難切換。對量子計(jì)算來說，這相當(dāng)于在硬件出廠時(shí)，就提前鎖定了一部分系統(tǒng)設(shè)計(jì)空間。
這次發(fā)表于《Nature》的研究，試圖打破這個(gè)限制。代爾夫特理工大學(xué)與 QuTech 制作了一枚線性排列的量子點(diǎn)芯片，總共 6 個(gè)量子點(diǎn)。
研究人員先在陣列兩端放入單電子自旋，再通過電信號把它們逐步推向中間區(qū)域。兩者距離足夠近后，自旋波函數(shù)發(fā)生重疊，于是可以執(zhí)行雙量子比特門，并進(jìn)一步生成糾纏。
團(tuán)隊(duì)隨后把電子移回原位，并測得兩端自旋仍保持糾纏，說明量子信息在轉(zhuǎn)移過程中沒有丟失。研究人員還展示了量子隱形傳態(tài)把量子態(tài)從一個(gè)量子比特轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)處的另一個(gè)量子比特。這樣一來，量子點(diǎn)除了“物理移動(dòng)”，還多了一種遠(yuǎn)距離傳遞狀態(tài)的辦法。
從結(jié)果看，這套測試器件還很早期，但數(shù)據(jù)已經(jīng)有參考價(jià)值。雙量子比特門成功率超過 99％，量子隱形傳態(tài)約為 87％。
現(xiàn)有結(jié)果距離可用于復(fù)雜計(jì)算還有差距，因此團(tuán)隊(duì)設(shè)想把未來芯片分成“存儲區(qū)”“交互區(qū)”和連接不同軌道的通道，讓量子比特平時(shí)待機(jī)，需要運(yùn)算時(shí)再被送去交互區(qū)操作。
參考
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