量子計算再迎新突破：顯微鏡操控鈦原子自旋，實現微觀量子計算

IT之家 10 月 14 日消息，量子計算領域再次迎來重大突破，科學家利用掃描隧道顯微鏡（STM），發射微波信號成功控制鈦原子，實現了微觀量子計算。

相關成果本月發表在《Science》期刊上。該成果由韓國基礎科學研究所（IBS）旗下的量子納米科學中心團隊領導，日本、西班牙和美國等國科學家共同參與。

論文強調這種微觀量子平臺不會和主流量子計算爭奪地位，但依然吸引了不少量子科學家的關注，未來可用於研究化學元素甚至分子的量子特性。

論文認爲固體中的單個電子自旋是量子科學和技術的有希望的候選者，電子自旋只有“向上”和“向下”兩個值，對應經典比特的“0”和“1”，而在測量之前電子自旋處於各種可能的疊加狀態。

研究人員首先將鈦原子散射在由氧化鎂製成的平坦表面上，然後使用 STM 探針的尖端移動鈦原子，將其中 3 個原子排列成三角形。利用 STM 尖端發射的微波信號，研究人員能控制其中一個鈦原子中單個電子的自旋。

三個鈦原子排列在掃描隧道顯微鏡（STM）內，距離足夠近，可以感知彼此的量子自旋。粘在 STM 尖端（頂部）的鐵原子與其中一個量子位（藍色）“對話”，用它來讀取和寫入另外兩個量子位（紅色）的信息，並使它們執行基本的量子計算。

通過適當調整微波的頻率，它們還可使微波的自旋與其他兩個鈦原子的自旋相互作用。

藉助這一方法，研究團隊創建了一個簡單的由兩個量子比特執行的量子運算，並讀取出結果。整個操作歷時幾納秒，運算速度快於大多數其他類型的量子比特。

IT之家在此附上論文地址，感興趣的用戶可以深入閱讀。