首款3D原子级硅量子芯片架构问世

澳大利亚新南威尔士大学官网近日报道，该校科学家证明，他们可以在3D器件中构建原子精度的量子比特，并实现精准的层间对齐与高精度的自旋状态测量，最终得到全球首款3D原子级硅量子芯片架构，朝着构建大规模量子计算机迈出了重要一步。

在最新研究中，新南威尔士大学量子计算与通信技术卓越中心教授米歇尔·西蒙斯领导研究团队，将原子级量子比特制造技术应用于多层硅晶体，获得了这款3D原子级量子芯片架构。

西蒙斯解释说：“对于原子级的硅量子比特来说，这种3D架构是一个显著的进展。为了能够持续不断地纠正量子计算中的错误——也是量子计算领域的一个里程碑，我们必须能并行控制许多量子比特。实现这一目标的唯一方法是使用3D架构，因此在2015年，我们开发出一个垂直交叉架构，并申请了专利。然而，这种多层设备的制造还面临一系列挑战。现在，我们通过新研究证明，几年前我们设想的3D方法是可行的。”

在新的3D设计内部，原子级量子比特与控制线（非常细的线）对齐。此外，团队也让3D设备中的不同层实现了纳米精度的对齐——他们展示了一种可实现5纳米精度对齐的技术。

最后，研究人员还通过单次测量获得3D设备的量子比特输出，而不必依赖于数百万次实验的平均值，这有望促进该技术的进一步升级。

西蒙斯教授说，尽管距离大规模量子计算机还有至少十年时间，但我们正在系统性地研究大规模架构，这将引领我们最终实现该技术的商业化。