研究人员展示了量子点架构的可扩展性

图1：电极定义的量子点通过捕获电子和控制它们的旋转状态来提供用于量子信息处理的可扩展架构，无论是“向上”（红色）或'向下'（蓝色）。

Riken Center为紧急事项科学的新研究揭示了纳米级电路中捕获的电子阵列如何构成未来可扩展量子计算机的基础。

捕获在半导体纳米结构中的单个电子可以形成量子计算机的构建块的最基本。然而，在实际量子计算机可以实现之前，科学家需要开发一种可伸缩的架构，其允许完全控制计算阵列中的近距离电子。

Matthieu Delbecq及来自美国普渡大学的研究人员的Riken Centr Cents的同事现在已经通过捕获和控制单个Device1中的四个电子来展示量子点架构的可扩展性。

电子有一个称为旋转的属性，可以是“向上”或“向下”。这是传统计算中使用的相同的二进制编码，但是电子也可以在量子级连接以形成量子位，或者'QUBITS'，其可以具有更多的可用状态，从而提供了计算性能的显着提高。

量子点电路是利用这一潜力的最有希望的实用路线之一。量子点产生电场'井'，这对于电子来逃逸而言过于深，允许近几纳米仅限于空间的近几纳米。科学家在过去制造了两种和三点设备，但实际处理器需要更多。Delbecq和他的同事现在已经使用了类似的方法来创建四量子点结构，证明了这种架构的可扩展性。

“操纵电子的数量仅通过一个关于先前的结构的增加，”解释的Delbecq“，但即使是电子数量的小增加显着提高了器件操纵的复杂性。”

由Delbecq的团队创建的设备中的每一个点由三个纳米级金属电极在半导体衬底上形成（图1）。每个点之间的电容在一个点中将电子耦合到接下来，并且研究人员可以通过调节施加到电极的电压来调整该耦合的强度。这一切都是在极低的温度下实现的，只是绝对零以上的分数。

研究人员证明了一种控制四个量子点中的电子的方案，并测量或“读出”的自旋状态。“下一步是使用此架构形成四个旋转Qubits并使用它们实际执行计算，”Delbecq说。结果表明，量子点架构具有缩放到实现全功能量子计算机所需的Qubit数量的可能性。

出版物：M. R. Delbecq等，“全电子设备中的四重量子点电路充电状态”，“应用”。物理来吧104,183111（2014）; doi.org/10.1063/1.4875909.

研究报告的PDF副本：单对量子点电路充电状态的完全控制单个电子状态

图像：Matthieu Delbecq和Shinichi Amaha，Riken Emarent Mark Science中心