首款3D原子级硅量子芯片架构问世

科学日报，北京，1月13日(记者刘霞)——根据澳大利亚新南威尔士大学官方网站最近的报道，该大学的科学家已经证明他们可以在3D设备中构建原子级精密量子位，并实现精确的层间对准和高精度自旋状态测量。最后，世界上第一个三维原子硅量子芯片架构已经获得，这是建立大规模量子计算机的重要一步。

在最新的研究中，新南威尔士大学量子计算与通信技术卓越中心的教授米歇尔·西蒙斯(Michel Simmons)带领研究团队，将原子量子位制造技术应用于多层硅晶体，以获得这种3D原子量子芯片架构。

西蒙斯解释道:“对于原子硅量子位来说，这种3D架构是一个重大发展。为了能够连续地纠正量子计算领域的一个里程碑——量子计算中的错误，我们必须能够并行控制许多量子位。实现这一目标的唯一途径是使用3D架构，因此在2015年，我们开发了一种垂直交叉架构并申请了专利。然而，这种多层设备的制造仍然面临一系列挑战。现在，通过新的研究，我们已经证明了几年前我们设想的3D方法是可行的。”

在新的3D设计中，原子量子位与控制线(非常细的线)对齐。此外，该团队还使3D设备中的不同层能够实现纳米精度对准——他们展示了一种能够实现5纳米精度对准的技术。

最后，研究人员还通过单次测量获得3D设备的量子位输出，而不依赖于数百万次实验的平均值，这有望促进技术的进一步升级。

西蒙斯教授说，尽管离大规模量子计算机还有至少10年的时间，但我们正在系统地研究大规模的架构，这将使我们最终实现技术的商业化。