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▲代尔夫特理工大学的一组科学家团队发现一个电子自旋的量子信息可以传送至一个硅量子芯片的光子上。
日前《科学》报道，由Vandersypen教授带领的荷兰代尔夫特理工大学的一组科学家团队正致力于创造更好更可靠的量子处理器。在与对手齐头并进的竞争中，他们发现一个电子自旋的量子信息可以传送至一个硅量子芯片的光子上。这对于横跨整个芯片连接量子比特，并且规模化生成大量量子位元（qubit）是非常重要的。
未来量子计算机的计算能力将远远超越今天的计算机。量子位元（qubit）的量子迭代和量子纠缠技术使并行计算变得可行。
量子芯片由硅制成。“这是我们非常熟悉的一种材料，” 代尔夫特工业大学科维理研究所和量子计算实验室的Lieven Vandersypen教授说道，“硅广泛应用于半导体，而且可在所有电子设备中找到。”但是在量子技术领域，硅也是一种非常有前景的材料。博士生Zheng Guoji 说道，“我们可以利用电场来捕捉硅里面的单个电子，用作量子位元（qubit）。这是一个很吸引人的材料，因为它能保证存储在量子位元（qubit）里的信息可以保存很长一段时间。”
制造可行性的计算需要大量的量子位元（qubit），而且这个数量级一直在倍增，由此产生的巨大数量对全世界将会是一个巨大的挑战。“如果同时使用很多量子位元，它们之间需要连接。”研究院Nodar Samkharadze解释道。目前为止，硅里面可以被捕捉用于量子位元的电子只能与其直接相邻的邻居产生交流。Nodar说道：“这将使得生产大批量的量子位元（qubit）变得很棘手。”
▲一个单个电子自旋和单个光子可以耦合在一个硅芯片上。这种耦合原则上使得在自旋和光子之间传输量子信息变成可能。
其他量子系统采用光子实现远距离通信。多年以来这也是利用硅芯片的一个宏伟目标。直到近几年才有科学家在这方面取得进展。代尔夫特科学家表明，一个单个电子自旋和单个光子可以耦合在一个硅芯片上。这种耦合原则上使得在自旋和光子之间传输量子信息变成可能。Zheng Guoji 说道，“在一个硅芯片上能连接到远距离的量子比特，这是非常重要的，这为将来在硅芯片上大批量生产量子位元（qubit）铺平了道路。”
在今天同期发表的另一个研究里，代尔夫特理工大学科维理研究院的其他研究员也描述了一种将自旋信息传输到光子上的方式。
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编译：俞鱼鱼 审稿：三水 编辑：张梦
来源： https://phys.org/news/2018-01-quantum-silicon-chip.html#jCp
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