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            全球首款3D原子级硅量子芯片架构问世 有望加速实现技术的商业化

            2019-03-28

            澳大利亚新南威尔士大学近日发布消息称,该校量子计算与通信技术卓越中心(CQC2T)的研究人员已经证明,他们开创性的单原子技术可以适用于构建3D硅量子芯片,实现具有精确的层间对准和高精度的自旋状态测量,并达成全球首款3D原子级硅量子芯片架构,朝着构建大规模量子计算机迈出了重要一步。

            由2018年澳大利亚年度最佳研究人员和CQC2T教授Michelle Simmons领导的研究人员表示,他们可以将原子量子比特制造技术扩展到多层硅晶体,实现引入的3D芯片架构的关键组成部分,这项新研究成果表已经发表在Nature Nanotechnology杂志上。

            该研究小组首次展示了在3D设计中使用原子级量子比特来控制线路的架构的可行性,更重要的是,团队成员能够让3D设备中的不同层实现了纳米精度的对齐,并显示出他们能够通过所谓的“单次拍摄”(即在一次测量中,以非常高保真度)读出量子位元状态。

            “这种3D设备架构是硅原子量子位的一个重大进步。”Michelle Simmons教授表示,“为了能够持续不断地纠正量子计算中的错误,我们必须能并行控制许多量子比特,这是量子计算领域的一个里程碑。”

            他解释称,实现这一目标的唯一方法是使用3D架构,因此他所带领的团队在2015年开发出一个垂直交叉架构并申请了专利。虽然这种多层设备的制造还面临一系列挑战,不高这次的研究成果证明,几年前所设想的3D方法是可行的。

            在论文中,该团队演示了如何在第一层量子位元之上构建第二个控制平面或层。“这是一个非常复杂的过程,简单来说就是在构建了第一个平面后,使用一种优化的技术,在不影响第一层结构的情况下生长第二层。”CQC2T研究员兼合着者Joris Keizer博士解释道。

            此外,团队成员还证明他们可以将这些层以纳米精度对齐。Joris Keiser博士称,“如果你在第一层硅层上写了一些东西,然后在上面放了一层硅层,你仍然需要确定你的位置来对齐这两层的组件。”我们已经展示了一种可以在5纳米以下实现对准的技术,这是非常了不起的。”

            最后,研究人员还通过单次测量获得3D设备的量子比特输出,而不必依赖于数百万次实验的平均值,Joris Keiser博士表示这有望促进该技术的进一步升级。

            “虽然我们距离大型量子计算机还有至少十年的距离,但CQC2T的工作仍然处于这一领域创新的前沿。”Michelle Simmons教授透露,他们正在系统地开展大规模架构,并将最终实现技术的商业化。

            (来源:光电情报信息监测服务平台

             

             



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