击中量子“甜蜜点”：硅中原子Qubits的最佳位置，以扩展基于原子的量子处理器

硅中两个互动供体的原子级图像。

澳大利亚研究人员已经找到了“甜点”，用于定位硅中的Qubits以扩大基于原子的量子处理器。

来自卓越的卓越中心的研究人员与硅量子计算（SQC）一起使用的是“甜点”，用于定位硅中的Qubits以扩大基于原子的量子处理器。

通过精确地放置硅中的磷原子来创造量子位或Qubits - 由CQC2T主任米歇尔·斯米斯教授开创的方法 - 是在硅量子计算机开发中的世界领先的方法。

在TEAM的研究中，今天发表于自然通信，精确的安置已被证明是在Qubits之间开发强大的相互作用或耦合的必要条件。

“我们已经找到了最佳位置，以创造额外的古迹之间的可重复，强大和快速的互动，”Sven Rogge教授说，他领导了研究。

“我们需要这些强大的互动来工程师，并最终是一个有用的量子计算机。”

两种Qubit门 - 量子计算机的中央构件块 - 使用对Qubits对之间的交互来执行量子操作。对于硅中的原子Qubits，之前的研究表明，对于硅晶体中的某些位置，QUBITS之间的相互作用包含可以减慢栅极操作的振荡组件，并使它们难以控制。

“近二十年来，罗格教授说，近二十年来，互动的潜在振荡性是对扩大的挑战。”

“现在，通过对Qubit互动的新测量，我们对这些振荡的性质进行了深刻的了解，并提出了一种精确放置的策略，以使Qubits之间的相互作用是强大的。这是许多人认为是不可能的。“

在水晶对称中找到“甜点”

研究人员表示，他们现在发现，正是您将Qubits放置的距离是必不可少的，以创建强大和一致的交互。这种至关重要的洞察力对大型处理器的设计具有重大影响。

“硅是一个各向异性晶体，这意味着原子的方向可以显着影响它们之间的相互作用，”该研究的牵头作者Benoit Voisin博士说。

“虽然我们已经了解了这一各向异性，但没有人详细探索它如何实际用于减轻振荡的相互作用。”

“我们发现存在特殊的角度或甜点，在硅晶体的特定平面内，其中贵族之间的相互作用是最有弹性的。重要的是，这种甜点可实现使用在UNSW的现有扫描隧道显微镜（STM）光刻技术。“

“到底，问题及其解决方案都直接来自晶体对称性，所以这是一个很好的扭曲。”

使用STM，该团队能够在2D图像中映射原子的波浪功能，并在硅晶中识别它们的确切空间位置 - 首先在2014年展示了在自然材料中发表的研究，并在2016年的自然纳米技术纸上发表。

在最新的研究中，团队使用相同的STM技术观察耦合原子Qubits之间的相互作用的原子尺度细节。

“使用我们的量子态成像技术，我们可以首次观察到波段中的各向异性和直接在飞机上直接的干扰效果 - 这是了解这个问题的起点，”Voisin博士说。

“我们明白我们必须首先分别为这些两种成分中的每一个的影响，然后看看解决问题，这就是我们如何找到这种甜蜜点的方式，这与原子放置精度易兼容由我们的STM光刻技术提供。“

By Atom构建硅量子计算机原子

CQC2T的UNSW科学家在比赛中引领世界，以在硅中建立基于原子的量子计算机。CQC2T的研究人员及其相关商业化公司SQC是世界上唯一能够在实体状态中看到其Qubits的确切位置的团队。

2019年，Simmons集团在他们的精确放置方法中达到了一个主要的里程碑 - 通过将两个Atom Qubits放置在一起，然后将其靠近硅粘附在硅中建立最快的双量子位门，然后在实时控制和测量它们的旋转状态。该研究本质上发表。

现在，随着Rogge团队的最新进展，CQC2T和SQC的研究人员被定位为在较大刻度系统中使用这些交互以获得可缩放处理器。

“能够在硅芯片中观察和精确地将原子置于硅片中的竞争优势，以便在硅中制造量子计算机，”Simmons教授说。

综合西蒙斯，罗格和拉哈曼团队正在使用SQC来建造硅中的第一个有用的商业量子计算机。在UNSW悉尼校园内与CQC2T共同定位，SQC的目标是建立最高质量，最稳定的量子处理器。

参考：

B.Voisin，J.Bocquel，A. Tankasala，M. Usman，J. Salfi，R.Rahman，My Simmons，LCL Hollenberg和S. Rogge，11月30日，J.Bocquel，J.Bocquel，J.Bocquel，J.Bocquel。 2020，Nature Communications.doi：
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J.Asfi，J.A.Mol，R.Rahman，G.Klimeck，M. Y.Immons，L.C.L.Hollenberg和S. Rogge，2014年4月6日，J.A.Mol，R.Rahman，G.Klimeck，M. Y.Immons，L.C.L.Hollenberg和S. Rogge，2014年4月6日，2014年4月6日。
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“具有精确的格子位点精确的掺杂剂的空间计量”，M. Usman，J.Bocquel，J.Salfi，B.Voisin，A. Tankasala，R.Rahman，My Simmons，S. Rogge和LCL Hollenberg，6月6日2016，Nature Nanotechnology.doi：
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“硅在硅之间的双量子位浇口”.HE，S.K.Gorman，D. Keith，L.Kranz，J.Gizer和M. Y.Simmons，2019年7月17日，Nature.Doi：
10.1038 / s41586-019-1381-2