室温下稳定运行的“量子比特”终于诞生！量子计算机不难实现了

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来自MISIS国立科技大学的科学家与来自瑞典、匈牙利和美国的同事一起，找到了一种制造在室温下运行稳定量子比特（量子位）的方法，这与现有的大多数类似物形成了鲜明对比，这为创造量子计算机开辟了新的前景。此外，研究成果已经可以用于制造高精度磁力计、生物传感器和新的量子互联网技术，其研究成果发表在《自然通讯》期刊上。


量子比特(Qubit)是量子计算机系统中最小的数据存储单位，类似于经典计算过程中众所周知的比特。到目前为止，只有量子计算机的原型被创造出来，但科学家们一致认为，在未来，量子计算机将具有令人难以置信的计算能力。与此同时，量子技术已经在多个领域得到应用，比如超保密通信线路。其中一个主要问题是量子比特的不稳定性和运行所需的极低温度条件。


目前最流行的量子比特类型是超导材料上的量子比特，或单原子上的量子比特。第一种和第二种都只在极低的温度下存在，需要巨大的成本来持续冷却系统。半导体材料可以成为一种很有前途的类似物。例如，已知可以在钻石晶格点缺陷上创建量子比特。缺陷是由于一个碳原子(C)被一个氮原子(N)取代，附近有一个缺陷，空位(V)，已经证明这样的量子比特可以在室温下成功工作。


来自俄罗斯MISIS国立科技大学和瑞典Linkping大学的科学家与来自匈牙利和美国同事一起，找到了一种使用另一种材料碳化硅(SiC)制造稳定半导体量子比特的方法。与钻石相比，这要简单得多，也更具成本效益。SiC已经被认为是一种制造量子比特很有前途的材料，但有时，这样的量子比特在室温下会立即降解。因此，科学家们的目标是找出确保量子比特稳定运行的结构修改。


Linkping大学的Igor Abrikosov教授说：为了创造量子比特，晶格中的一个点缺陷被激光激发，当一个光子发射时，这个缺陷开始发光，之前已经证明，在SiC的发光中观察到六个峰，分别命名为PL1到PL6，研究发现这是由于一个特定的缺陷，在晶格中的两个空缺位置附近出现了一个被称为堆积断层的单一‘位移’原子层。既然已经知道了哪些结构特征会使SiC量子比特在室温下工作，这个特征就可以人工创建。


例如，通过化学气相沉积，这一进展为创造能够在室温下运行的量子计算机开辟了新前景。此外，这些结果已经可以用于制造高精度磁力计、生物传感器和新的量子互联网技术，这真是值得鼓舞和激励，也期望科学技术的进步，推动人类文明进步，更期望量子计算机能为人类带来更多福音和便利！
博科园｜研究/来自：MISIS国立科技大学
参考期刊《自然通讯》
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