科學家正加速構建實用量子計算機，并研究各種各樣的量子比特技術。然而，對于哪種類型的量子比特最適合發(fā)揮量子技術的最大潛力，科學家目前還沒有達成共識。量子比特是量子計算機的基礎，它們必須可靠地存儲且快速處理信息。這就要求量子比特之間具有穩(wěn)定且快速的相互作用。此外，為使量子計算機具有實用性，必須在一個芯片上集成數(shù)百萬個量子比特，但當前最先進的量子計算機只有數(shù)百個量子比特。

為解決成千上萬個量子比特的排列和連接問題，瑞士研究團隊另辟蹊徑，使用電子（空穴）自旋作為量子比特。空穴本質(zhì)上是半導體內(nèi)缺失一個電子留下的“電洞”。空穴和電子都有自旋，可采用向上或向下兩種狀態(tài)之一作為量子比特。與電子自旋相比，空穴自旋可以完全由電控制，無需在芯片上添加微磁體等額外組件。

早在2022年，巴塞爾大學物理學家就捕獲了“鰭場效應晶體管”內(nèi)的空穴自旋，并用作量子比特。現(xiàn)在，由安德烈亞斯·庫爾曼博士領導的團隊，首次成功控制了硅晶體管內(nèi)兩個此類量子比特間的相互作用。

庫爾曼介紹說，在最新研究中，他們能夠耦合兩個空穴量子比特，并根據(jù)一個空穴自旋狀態(tài)，讓另一個自旋受控翻轉(zhuǎn)，從而創(chuàng)建出兩個既快速又高保真的“量子門”。量子門指量子比特之間的耦合操作，量子計算機需要“量子門”執(zhí)行計算。基于空穴自旋的量子比特不僅利用了硅芯片制造技術，且具有高度的可擴展性，有望推動大規(guī)模量子計算機的開發(fā)。