向原子尺度迈出了重要一步，科学家们在硅原子之间构建了第一个两个量子位门，允许量子位相互通信并比以往更快地执行操作。
由于两个量子位门是量子计算机的基本构建模块，这具有非常惊人的含义。
“很多人认为这是不可能的，”澳大利亚新南威尔士大学 (UNSW) 的量子物理学家米歇尔·西蒙斯 (Michelle Simmons) 说。
量子位是量子位，它们是二进制位（信息的基本单位）的量子计算等价物。 然而，当位以两种状态（1 或 0）之一处理信息时，量子位可以根据其自旋状态同时处于 1、0 或两者的状态。
后一种状态（同时为 1 和 0）称为叠加。
和我们一样今年早些时候报道,维持量子位的叠加使通过基于以下内容进行计算来解决复杂的数学问题物体状态的概率在测量之前。
但为了更有效的计算，我们希望量子位能够相互通信。 因此，新南威尔士大学的一个团队提出了双量子位门2015年才实现。
这项技术已经取得了长足的进步。 今年早些时候，研究人员能够测量两个量子位操作的准确性。
现在，通过将两个原子量子位比以往更紧密地放置在一起，并实时测量和控制它们的自旋状态，由 Simmons 领导的另一个团队将两个量子位的操作时间缩短到了 0.8 纳秒。
这比迄今为止开发的任何其他双量子位门快 200 倍。
西蒙斯说：“原子量子位保持着硅量子位最长相干时间和最高保真度的世界纪录。”
“以原子精度优化设备设计的各个方面，现在使我们能够构建真正快速、高精度的双量子位门，这是可扩展的硅基量子计算机的基本构建模块。”
这是令人瞠目结舌的工作。 首先，该团队必须计算出放置两个磷原子进行量子操作的最佳距离。 结果只有 13 纳米。
然后，他们必须使用扫描隧道显微镜- 一种设计用于在原子水平上对表面进行成像的仪器 - 将原子高精度地放置和封装在硅中，以及控制和读取量子位的自旋状态所需的电路。
该团队不仅可以实时测量量子位的变化，还可以控制两者相互作用的强度。
量子物理学家于和说：“我们能够使量子位的电子靠近或远离，有效地打开和关闭它们之间的相互作用，这是量子门的先决条件。”
“我们的方法独特，量子位电子的严格限制以及我们系统固有的低噪声使我们能够展示迄今为止最快的硅中两个量子位门。”
他补充说，它非常适合在两个量子位之间发送信息。 而且，当与单个量子位门结合使用时，它可以运行您输入的任何算法。
理论上，这是可扩展的。 进一步开发它需要更多的时间，但这一成就是一个非常重要的里程碑，为可扩展性打开了大门。
新南威尔士大学理学院院长艾玛·约翰斯顿 (Emma Johnston) 表示：“这是米歇尔团队最后的里程碑之一，证明他们实际上可以使用原子量子比特制造量子计算机。”
“他们的下一个主要目标是构建 10 量子位量子集成电路 - 我们希望他们在 3-4 年内实现这一目标。”
来吧。
该研究发表于自然。
