悉尼新南威爾士大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究為用于實(shí)際制造和應(yīng)用的大型硅基量子處理器鋪平了道路?。澳大利亞的研究人員證明，幾乎無錯(cuò)誤的量子計(jì)算是可能的，為構(gòu)建與當(dāng)前半導(dǎo)體制造技術(shù)兼容的硅基量子設(shè)備鋪平了道路。這篇論文?是《自然》雜志今天發(fā)表的三篇論文之一（其它兩篇分別來自荷蘭代爾夫特理工?和東京理化學(xué)研究所），這些論文獨(dú)立地證明了強(qiáng)大可靠的硅量子計(jì)算現(xiàn)已成為現(xiàn)實(shí)。這一突破刊登在期刊的封面上。

領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)工作的新南威爾士大學(xué)教授 Andrea Morello 等人使用離子注入技術(shù)，在硅中引入了一個(gè)由一個(gè)電子和兩個(gè)磷原子組成的三量子比特系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了高達(dá) 99.95% 的 1 量子比特操作保真度和 99.37% 的 2 量子比特操作保真度。由 Lieven Vandersypen 領(lǐng)導(dǎo)的荷蘭代爾夫特團(tuán)隊(duì)使用由硅和硅鍺合金(Si/SiGe)堆疊形成的量子點(diǎn)中的電子自旋，實(shí)現(xiàn)了 99.87% 的 1 量子比特保真度和 99.65% 的 2 量子比特保真度。由 Seigo Tarucha 領(lǐng)導(dǎo)的日本理化學(xué)研究所團(tuán)隊(duì)在使用 Si/SiGe 量子點(diǎn)的雙電子系統(tǒng)中同樣實(shí)現(xiàn)了 99.84% 的 1 量子比特保真度和 99.51% 的 2 量子比特保真度。新南威爾士大學(xué)和代爾夫特團(tuán)隊(duì)使用了一種被稱為門集斷層掃描的復(fù)雜方法對(duì)其量子處理器的性能進(jìn)行了認(rèn)證，這種方法是由美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)并向研究界公開的。

Morello 之前曾證明，由于核自旋與環(huán)境的極端隔離，量子信息可以在硅中保存 35 秒。但這種做法的代價(jià)是隔離讓量子比特?zé)o法彼此交互，而這是執(zhí)行實(shí)際計(jì)算所必需的。今天的論文描述了他的團(tuán)隊(duì)如何通過使用圍繞著兩個(gè)磷原子核的電子克服這個(gè)問題。