固态量子计算平台获进展 为制造规模更大更灵活的处理器铺平道路

据英国《自然》杂志近日发表的两篇量子信息研究论文，欧洲与美国的科学家分别报告了基于自旋的固态量子计算平台的新进展：一种可编程的二量子比特处理器，可执行两种不同的量子算法；以及单电子自旋与单光子的强耦合，让单独的量子比特可以相互作用。

近一段时间，基于自旋的量子计算系统的潜在单个组件，已经取得了长足的进步。而此次，荷兰代尔夫特理工大学研究人员托马斯·沃森及其同事则更进一步，他们制造出了一个二量子比特装置，它经过编程可以执行两种不同的量子算法：多伊奇-乔兹萨（Deutsch-Jozsa）算法和格罗弗（Grover）量子搜索算法。其中，前者是一个测试问题，使用量子方法比使用经典方法更容易解决，或者也可以把Deutsch-Jozsa算法当成一种简单的决策程序，可用于量子计算机中的快速运算；而后者则可用于数据库搜索。

基于半导体自旋量子比特构建量子计算机的一个优点是，它们的寿命比超导自旋量子比特长，缺点是它们的相互作用较弱，难以耦合，而耦合是量子处理器运行所必需的。现有的耦合方法，如交换耦合和偶极—偶极相互作用，在本质上是相对局域的耦合。若要将相距遥远的量子比特连接起来，则需要有一个“中间人”，如微波光子。

在同时发表的第二项研究中，美国普林斯顿大学研究人员杰森·皮塔与同事表明，被囚禁在微波腔内的光子，可以与被困在硅双量子点内的电子自旋强耦合。这种设置使“自旋—光子耦合”速率足以确保这两种组件形成相干界面，也就是说，这项成果为制造规模更大、应用更灵活的基于自旋的处理器铺平了道路。