固态量子研究取得新进展

　　最近，位在美国和欧洲的实验室，都分别宣布了在应用固态材料储存自旋量子态方面的研究进展，而这一直是在量子运算中使用自旋电子学的关键障碍。

　　许多研究人员认为，自旋电子学是发展未来采用量子运算的计算机芯片时，最具潜力的方法，但迄今仍缺乏可靠的固态材料。而不幸的是，截至目前为止，最成功的实验仍然是使用超冷气体来储存量子自旋态。然而，全球半导体研究实验室的目标，都是希望能使用传统的固态材料。

　　纽约市立大学（City College of New York， CCNY）和加州大学伯克莱分校（University of California-Berkeley， UCB）的研究人员，已成功地使用雷射光来对砷化镓芯片上原子核的自旋态进行编码。透过使用一种可经由扫描雷射来定义砷化镓芯片上自旋态的技术，研究人员声称他们已经能为量子运算设定初始条件，而且能在运算完成后即快速地重新配置。

　　研究人员表示，这种技术相当于软性微影（soft lithography）技术，因为它能动态地重配置每一个量子运算。这个研究团队包含了 UC Berkeley 教授Jeffrey Reimer，以及CCNY教授Carlos Meriles，其他成员还包括UC Berkeley的博士候选人Jonathan King，以及CCNY的Yunpu Li。

　　这种可擦写的量子计算机是运用雷射来对其自旋态编码，从而抑制了固态材料在运算期间内失去其磁化特性的倾向。为了在运算结束前都能确保量子自旋态的稳定，研究人员目前正在尝试使用推挽式结构以便设定雷射。

　　另外，目前能在固态材料中维持量子态的纪录保持者，最近也宣布已刷新了自己原先的记录──其编码的自旋态可历时超过三分钟。加拿大西蒙菲莎大学（Simon Fraser University）和英国牛津大学（Oxford University）的研究人员提出了比2008年的1.75秒纪录高出100倍的改良成果。由于他们的固态材料是采用传统的硅，因此，西蒙菲莎大学教授Mike Thewalt和牛津大学教授John Morton声称，未来，他们将能运用传统的CMOS制造技术来制造量子计算机。

　　两个研究团队此次提出的最大突破，是能分别在砷化镓和硅芯片的原子核磁性自旋上编码量子态，而不是用传统在电子上对自旋态进行编码的方式。

　　编译： Joy Teng