利用硅開(kāi) 發(fā)量子技術(shù)為快速擴展量子計算提供了機會(huì )。加拿大西蒙弗雷澤大學(xué)（SFU）的研究人員在量子技術(shù)發(fā)展方面取得了關(guān)鍵突破。發(fā)表在13日《自然》雜志上的一 項研究，描述了他們對超過(guò)15萬(wàn)個(gè)硅“T中心”光子自旋量子比特的觀(guān)察，這是一個(gè)重要的里程碑，使構建大規?？蓴U展量子計算機和純硅量子互聯(lián)網(wǎng)成為可能。
數據揭示了硅中自旋的首次光學(xué)觀(guān)察。單次自旋的兩次激光掃描揭示了標志性的自旋分裂中心峰；在這里，實(shí)驗數據被可視化為立體馬賽克。
晶格中的單個(gè)T中心量子位，它支持在硅中光學(xué)觀(guān)察到的第一個(gè)單自旋。T中心的成分（兩個(gè)碳原子和一個(gè)氫原子）顯示為橙色，可光學(xué)尋址的電子自旋為閃亮的淡藍色。
圖片來(lái)源：加拿大西蒙弗雷澤大學(xué)的硅量子技術(shù)實(shí)驗室
量子計算機具有強大的計算能力，在解決一些復雜問(wèn)題方面具有巨大的潛力，有望為化學(xué)、材料科學(xué)、醫學(xué)和網(wǎng)絡(luò )安全等許多領(lǐng)域帶來(lái)新進(jìn)展。要實(shí)現這一點(diǎn)，必須制造出穩定、長(cháng)壽命的量子比特來(lái)提供處理能力，以及使這些量子比特大規模關(guān)聯(lián)在一起的通信技術(shù)。
過(guò)去的研究表明，硅可以產(chǎn)生部分最穩定和最長(cháng)壽命的量子比特?，F在，新研究為之提供了原理證據，證明了T中心——硅中一種特殊的發(fā)光缺陷可以在量子比特之間提供一種“光子鏈接”。
這項研究來(lái)自SFU物理系的硅量子技術(shù)實(shí)驗室，該實(shí)驗室由加拿大硅量子技術(shù)研究主席斯蒂芬妮·西蒙斯和榮譽(yù)退休教授邁克爾·特瓦爾特共同領(lǐng)導。
“這項工作是第一次單獨測量單個(gè)T中心，實(shí)際上，也是第一次僅用光學(xué)方法來(lái)測量硅中的單個(gè)自旋?！蔽髅伤拐f(shuō)，像T中心這樣的發(fā)射元結合了高性能自旋量子比 特和光學(xué)光子產(chǎn)生，是制造可擴展、分布式量子計算機的理想選擇，因為它們可以同時(shí)處理運算和通信，而不需要連接兩種分別用于運算和通信的不同的量子技術(shù)。
此外，T中心具有發(fā)射與當今城域網(wǎng)光纖通信和電信網(wǎng)絡(luò )設備相同波長(cháng)的光的優(yōu)勢。
“有了T中心，就可以建造與其他處理器進(jìn)行內在通信的量子處理器?！蔽髅伤拐f(shuō)，當硅量子比特可以通過(guò)在數據中心和光纖網(wǎng)絡(luò )中使用的同一波段發(fā)射光子(光)進(jìn)行通信時(shí)，我們就可以獲得連接量子計算所需的數百萬(wàn)個(gè)量子比特的優(yōu)勢。