首款3D原子級硅量子芯片架構問世 向構建大規模量子計算機邁出重要一步

據澳大利亞新南威爾士大學官網近日報道，該校科學家證明，他們可以在3D設備中構建原子精度的量子比特，并實現精準的層間對齊與高精度的自旋狀態測量，最終得到全球首款3D原子級硅量子芯片架構，朝著構建大規模量子計算機邁出了重要一步。

在最新研究中，新南威爾士大學量子計算與通信技術卓越中心教授米歇爾·西蒙斯領導研究團隊，將原子級量子比特制造技術應用于多層硅晶體，獲得了這款3D原子級量子芯片架構。

西蒙斯解釋說：“對于原子級的硅量子比特來說，這種3D架構是一個顯著的進展。為了能夠持續不斷地糾正量子計算中的錯誤——也是量子計算領域的一個里程碑，我們必須能并行控制許多量子比特。實現這一目標的唯一方法是使用3D架構，因此在2015年，我們開發出一個垂直交叉架構，并申請了專利。然而，這種多層設備的制造還面臨一系列挑戰。現在，我們通過新研究證明，幾年前我們設想的3D方法是可行的。”

在新的3D設計內部，原子級量子比特與控制線(非常細的線)對齊。此外，團隊也讓3D設備中的不同層實現了納米精度的對齊——他們展示了一種可實現5納米精度對齊的技術。

最后，研究人員還通過單次測量獲得3D設備的量子比特輸出，而不必依賴于數百萬次實驗的平均值，這有望促進該技術的進一步升級。

西蒙斯教授說，盡管距離大規模量子計算機還有至少十年時間，但我們正在系統性地研究大規模架構，這將引領我們最終實現該技術的商業化。