科学家找到了另一种让量子位在室温下工作的方法

获得的主要挑战之一量子计算以实用且有用的方式工作与温度有关——能够组装一台不需要实验室维持的超低温度即可保持足够稳定运行的机器。

现在科学家们找到了一种新技术量子位，基本构建块，在室温下工作。这意味着我们向大众量子计算迈出了重要一步。

虽然迄今为止大多数量子位都在超导材料或单个原子上运行，但该团队在此探索了缺陷的使用碳化硅（SiC）来保存量子位——这是一种让量子位按要求运行的更简单且更具成本效益的方法。

尽管 SiC 有被探索过作为之前的量子位保持材料，问题在于如何使这些量子位足够稳定以供使用。新研究确定了使该公式发挥作用所需的结构调整。

“为了创建量子位，需要使用激光激发晶格中的点缺陷，当发射光子时，该缺陷开始发光，”物理学家伊戈尔·阿布里科索夫说，来自瑞典林雪平大学。

“之前已经证明，在 SiC 的发光中观察到了 6 个峰，分别命名为 PL1 到 PL6。我们发现这是由于一种特定的缺陷造成的，即在 SiC 附近出现了一个被移位的原子层，称为堆垛层错。格子里有两个空位置。”

像这样的原子级修改以前已经尝试过：去年研究人员通过用一个氮原子取代一个碳原子，能够在室温下获得在金刚石缺陷中工作的稳定量子位。

碳化硅比金刚石更丰富、更便宜，这也是这项新研究如此有前途的部分原因。然而，该团队到目前为止只对这个想法进行了建模——实际实验，可能使用化学气相沉积，仍将到来。

尽管研究人员承认挑战仍然存在，但他们也报告说，3D 工程的最新发展使这种缺陷构建的前景比以往任何时候都更加可行。这将是一条漫长的路，但我们正在到达那里。

与经典计算位的二进制 1 和 0 不同，量子位可以同时处于多种状态，从而以指数方式增加潜在的计算能力，并为解决当今的超级计算机都难以解决的问题提供了可能性。

不过，这项研究的结果在量子计算成为主流之前很久就将发挥作用——它们也可以应用于磁力计和生物传感器等精密科学仪器的开发。

该研究发表于自然通讯。