幾十年來，研究人員一直試圖建造一台能夠利用量子力學巨大潛力的電腦。 現在工程師來自新南威爾斯大學（UNSW）澳洲的科學家在矽中製造量子邏輯閘（與當今電腦晶片的製造材料相同）克服了最後的障礙。
新開發的設備允許兩個量子位元（或量子位元）一起通訊和執行計算，這是一個至關重要的要求。 更好的是，研究人員還找到瞭如何將該技術擴展到數百萬量子位元的方法，這意味著他們現在有能力建造世界上第一個量子處理器晶片，並最終構建第一個矽基量子處理器晶片。。
目前，常規電腦晶片將資訊儲存為二進位位，即處於 0 或 1 狀態。 該系統運作良好，但這意味著可以處理的資料量是有限的。 另一方面，量子位元可以同時處於0、1或兩者的狀態，這賦予了量子電腦前所未有的處理能力？ 如果我們能弄清楚如何建造它們。
科學家已經非常擅長控制這些量子位，但他們一直在努力解決如何讓它們相互溝通並執行操作。 這對於形成所謂的邏輯閘- 所有數位電路的建構塊，它採用兩個輸入值並基於程式邏輯提供新的輸出。
過去已經建立了量子邏輯閘，但它們都使用了奇異材料，它與當今基於矽的電腦基礎設施不相容。 矽量子邏輯閘是為了創造矽基量子電腦而剩下的最後一個物理構件。
專案負責人 Andrew Dzurak 表示：“由於我們使用與現有電腦晶片基本相同的設備技術，因此我們相信製造全尺寸處理器晶片比任何依賴更奇特技術的領先設計要容易得多。”在新聞稿中說。 “這使得建造量子計算機變得更加可行，因為它基於與當今計算機行業相同的製造技術。”
這建立量子邏輯閘的挑戰在於，為了讓兩個量子位元能夠相互“對話”，它們必須非常接近——通常彼此的距離在 20 到 40 奈米之內——這使得控制它們變得異常困難。
該團隊透過有效複製傳統晶片的設定克服了這個問題。 在該設定中，二進位位元由稱為電晶體。 您的智慧型手機或電腦中的每個矽晶片上都封裝了大約 10 億個這樣的電晶體。
另一方面，量子位元是由單一電子的自旋定義的。 但透過將傳統電晶體重新配置為僅與一個電子相關，祖拉克和他的團隊能夠讓它們定義量子位元。
「我們透過確保每個矽電晶體只有一個與之關聯的電子，將這些矽晶體管轉變為量子位元。然後，我們將0 或1 的二進位程式碼儲存在電子的'自旋'上，這與電子的微小磁性相關聯。門諾·維爾德霍斯特說，該研究的主要作者，已發表於自然。
該團隊隨後表明，他們可以在這些晶體管上使用金屬電極來控制量子位元並使它們相互通信，從而創建一個功能邏輯閘。
研究人員已經獲得了一項設計專利“Dzurak 解釋道，他們相信可以在五年內實現一個簡單的版本。
一旦我們擁有矽量子晶片，我們就能夠建造一台功能齊全的量子計算機，這將徹底改變我們處理資訊的方式，並對金融、研究和安全產生巨大影響。
雖然還有很多工程需要完成，但這是一個非常令人興奮的活著的時刻。
