最近，位在美國(guó)和歐洲的實(shí)驗(yàn)室，都分別宣布了在應(yīng)用固態(tài)材料儲(chǔ)存自旋量子態(tài)方面的研究進(jìn)展，而這一直是在量子運(yùn)算中使用自旋電子學(xué)的關(guān)鍵障礙。

　　許多研究人員認(rèn)為，自旋電子學(xué)是發(fā)展未來(lái)采用量子運(yùn)算的計(jì)算機(jī)芯片時(shí)，最具潛力的方法，但迄今仍缺乏可靠的固態(tài)材料。而不幸的是，截至目前為止，最成功的實(shí)驗(yàn)仍然是使用超冷氣體來(lái)儲(chǔ)存量子自旋態(tài)。然而，全球半導(dǎo)體研究實(shí)驗(yàn)室的目標(biāo)，都是希望能使用傳統(tǒng)的固態(tài)材料。

　　紐約市立大學(xué)（City College of New York， CCNY）和加州大學(xué)伯克萊分校（University of California-Berkeley， UCB）的研究人員，已成功地使用雷射光來(lái)對(duì)砷化鎵芯片上原子核的自旋態(tài)進(jìn)行編碼。透過使用一種可經(jīng)由掃描雷射來(lái)定義砷化鎵芯片上自旋態(tài)的技術(shù)，研究人員聲稱他們已經(jīng)能為量子運(yùn)算設(shè)定初始條件，而且能在運(yùn)算完成后即快速地重新配置。

　　研究人員表示，這種技術(shù)相當(dāng)于軟性微影（soft lithography）技術(shù)，因?yàn)樗軇?dòng)態(tài)地重配置每一個(gè)量子運(yùn)算。這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)包含了 UC Berkeley 教授Jeffrey Reimer，以及CCNY教授Carlos Meriles，其他成員還包括UC Berkeley的博士候選人Jonathan King，以及CCNY的Yunpu Li。

　　這種可擦寫的量子計(jì)算機(jī)是運(yùn)用雷射來(lái)對(duì)其自旋態(tài)編碼，從而抑制了固態(tài)材料在運(yùn)算期間內(nèi)失去其磁化特性的傾向。為了在運(yùn)算結(jié)束前都能確保量子自旋態(tài)的穩(wěn)定，研究人員目前正在嘗試使用推挽式結(jié)構(gòu)以便設(shè)定雷射。

　　另外，目前能在固態(tài)材料中維持量子態(tài)的紀(jì)錄保持者，最近也宣布已刷新了自己原先的記錄──其編碼的自旋態(tài)可歷時(shí)超過三分鐘。加拿大西蒙菲莎大學(xué)（Simon Fraser University）和英國(guó)牛津大學(xué)（Oxford University）的研究人員提出了比2008年的1.75秒紀(jì)錄高出100倍的改良成果。由于他們的固態(tài)材料是采用傳統(tǒng)的硅，因此，西蒙菲莎大學(xué)教授Mike Thewalt和牛津大學(xué)教授John Morton聲稱，未來(lái)，他們將能運(yùn)用傳統(tǒng)的CMOS制造技術(shù)來(lái)制造量子計(jì)算機(jī)。

　　兩個(gè)研究團(tuán)隊(duì)此次提出的最大突破，是能分別在砷化鎵和硅芯片的原子核磁性自旋上編碼量子態(tài)，而不是用傳統(tǒng)在電子上對(duì)自旋態(tài)進(jìn)行編碼的方式。

　　編譯： Joy Teng