几十年来，研究人员一直试图建造一台能够利用量子力学巨大潜力的计算机。 现在工程师来自新南威尔士大学（UNSW）澳大利亚的科学家通过在硅中制造量子逻辑门（与当今计算机芯片的制造材料相同）克服了最后的障碍。
新开发的设备允许两个量子位（或量子位）一起通信和执行计算，这是一个至关重要的要求。 更好的是，研究人员还找到了如何将该技术扩展到数百万量子位的方法，这意味着他们现在有能力构建世界上第一个量子处理器芯片，并最终构建第一个硅基量子处理器芯片。。
目前，常规计算机芯片将信息存储为二进制位，即处于 0 或 1 状态。 该系统运行良好，但这意味着可以处理的数据量是有限的。 另一方面，量子位可以同时处于 0、1 或两者的状态，这为量子计算机提供了前所未有的处理能力……如果我们能弄清楚如何构建它们的话。
科学家们已经非常擅长控制这些量子位，但他们一直在努力解决如何让它们相互通信并执行操作。 这对于形成所谓的逻辑门- 所有数字电路的构建块，它采用两个输入值并基于编程逻辑提供新的输出。
过去已经建立了量子逻辑门，但它们都使用了奇异材料，它与当今基于硅的计算机基础设施不兼容。 硅量子逻辑门是为了创建硅基量子计算机而剩下的最后一个物理构件。
项目负责人 Andrew Dzurak 表示：“由于我们使用与现有计算机芯片基本相同的设备技术，因此我们相信制造全尺寸处理器芯片比任何依赖于更奇特技术的领先设计要容易得多。”在新闻稿中说。 “这使得建造量子计算机变得更加可行，因为它基于与当今计算机行业相同的制造技术。”
这构建量子逻辑门的挑战在于，为了让两个量子位能够相互“对话”，它们必须非常接近——通常彼此的距离在 20 到 40 纳米之内——这使得控制它们变得异常困难。
该团队通过有效复制传统芯片的设置克服了这一问题。 在该设置中，二进制位由称为晶体管。 您的智能手机或计算机中的每个硅芯片上都封装了大约 10 亿个这样的晶体管。
另一方面，量子位是由单个电子的自旋定义的。 但通过将传统晶体管重新配置为仅与一个电子相关，祖拉克和他的团队能够让它们定义量子位。
“我们通过确保每个硅晶体管只有一个与之关联的电子，将这些硅晶体管转变为量子比特。然后，我们将 0 或 1 的二进制代码存储在电子的‘自旋’上，这与电子的微小磁性相关联。场地，”门诺·维尔德霍斯特说，该研究的主要作者，已发表于自然。
该团队随后表明，他们可以在这些晶体管上使用金属电极来控制量子位并使它们相互通信，从而创建一个功能逻辑门。
研究人员已经获得了一项设计专利“Dzurak 解释道，他们相信可以在五年内实现一个简单的版本。
一旦我们拥有硅量子芯片，我们就能够构建一台功能齐全的量子计算机，这将彻底改变我们处理信息的方式，并对金融、研究和安全产生巨大影响。
虽然还有很多工程需要完成，但这是一个非常令人兴奋的活着的时刻。
