两个空穴自旋量子比特间作用实现可控

　　作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心，建院以来，中国科学院时刻牢记使命，与科学共进，与祖国同行，以国家富强、人民幸福为己任，人才辈出，硕果累累，为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。更多简介 +

　　中国科学院院级科技专项体系包括战略性先导科技专项、重点部署科研专项、科技人才专项、科技合作专项、科技平台专项5类一级专项，实行分类定位、分级管理。

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　　中国科学技术大学（简称“中科大”）于1958年由中国科学院创建于北京，1970年学校迁至安徽省合肥市。中科大坚持“全院办校、所系结合”的办学方针，是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

　　中国科学院大学（简称“国科大”）始建于1978年，其前身为中国科学院研究生院，2012年更名为中国科学院大学。国科大实行“科教融合”的办学体制，与中国科学院直属研究机构在管理体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面共有、共治、共享、共赢，是一所以研究生教育为主的独具特色的研究型大学。

　　上海科技大学（简称“上科大”），由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设，由上海市人民政府主管，2013年经教育部正式批准。上科大秉持“服务国家发展战略，培养创新创业人才”的办学方针，实现科技与教育、科教与产业、科教与创业的融合，是一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。

　　科学家正加速构建实用量子计算机，并研究各种各样的量子比特技术。然而，对于哪种类型的量子比特最适合发挥量子技术的最大潜力，科学家目前还没有达成共识。量子比特是量子计算机的基础，它们必须可靠地存储且快速处理信息。这就要求量子比特之间具有稳定且快速的相互作用。此外，为使量子计算机具有实用性，必须在一个芯片上集成数百万个量子比特，但当前最先进的量子计算机只有数百个量子比特。

　　为解决成千上万个量子比特的排列和连接问题，瑞士研究团队另辟蹊径，使用电子（空穴）自旋作为量子比特。空穴本质上是半导体内缺失一个电子留下的“电洞”。空穴和电子都有自旋，可采用向上或向下两种状态之一作为量子比特。与电子自旋相比，空穴自旋可以完全由电控制，无需在芯片上添加微磁体等额外组件。

　　早在2022年，巴塞尔大学物理学家就捕获了“鳍场效应晶体管”内的空穴自旋，并用作量子比特。现在，由安德烈亚斯·库尔曼博士领导的团队，首次成功控制了硅晶体管内两个此类量子比特间的相互作用。

　　库尔曼介绍说，在最新研究中，他们能够耦合两个空穴量子比特，并根据一个空穴自旋状态，让另一个自旋受控翻转，从而创建出两个既快速又高保真的“量子门”。量子门指量子比特之间的耦合操作，量子计算机需要“量子门”执行计算。基于空穴自旋的量子比特不仅利用了硅芯片制造技术，且具有高度的可扩展性，有望推动大规模量子计算机的开发。

　　瑞士巴塞尔大学和瑞士国家科研能力中心科学家，首次在传统硅晶体管内实现了两个空穴自旋量子比特之间的可控相互作用。这一最新突破为使用成熟的硅制造工艺，在单个芯片上集成数百万个此类量子比特奠定了基础。相关论文发表在最新一期《自然-物理学》杂志上。科学家正加速构建实用量子计算机，并研究各种各样的量子比特技术。然而，对于哪种类型的量子比特最适合发挥量子技术的最大潜力，科学家目前还没有达成共识。量子比特是量子计算机的基础，它们必须可靠地存储且快速处理信息。这就要求量子比特之间具有稳定且快速的相互作用。此外，为使量子计算机具有实用性，必须在一个芯片上集成数百万个量子比特，但当前最先进的量子计算机只有数百个量子比特。为解决成千上万个量子比特的排列和连接问题，瑞士研究团队另辟蹊径，使用电子（空穴）自旋作为量子比特。空穴本质上是半导体内缺失一个电子留下的“电洞”。空穴和电子都有自旋，可采用向上或向下两种状态之一作为量子比特。与电子自旋相比，空穴自旋可以完全由电控制，无需在芯片上添加微磁体等额外组件。早在2022年，巴塞尔大学物理学家就捕获了“鳍场效应晶体管”内的空穴自旋，并用作量子比特。现在，由安德烈亚斯·库尔曼博士领导的团队，首次成功控制了硅晶体管内两个此类量子比特间的相互作用。库尔曼介绍说，在最新研究中，他们能够耦合两个空穴量子比特，并根据一个空穴自旋状态，让另一个自旋受控翻转，从而创建出两个既快速又高保真的“量子门”。量子门指量子比特之间的耦合操作，量子计算机需要“量子门”执行计算。基于空穴自旋的量子比特不仅利用了硅芯片制造技术，且具有高度的可扩展性，有望推动大规模量子计算机的开发。