创建使用晶体管作为Qubits的量子计算机的重要里程碑

寻求工作量子计算机的进步的一个障碍是，进入量子计算机的工作设备并执行实际计算，额函，迄今为止是由大学和少数制作的。但近年来，与法国微电子领导人Cea-Leti合作，泛欧合作一直探索日常晶体管 - 在所有手机中都有数十亿美元 - 他们用作Qubits。

法国公司Leti使巨型薄饼充满了设备，并且在哥本哈根大学尼尔斯Bohr Institute的研究人员中发现了这些工业生产的设备适合作为能够移动到第二维度的Qubit平台，这是一个重要的平台步进工作量子计算机。结果现已在自然通信中公布。

二维阵列中的量子点是前方的飞跃

设备的关键特征之一是量子点的二维阵列。或者更确切地说，通过两个量子点的两个晶格。“我们所表明的是，我们可以在这些量子点中的每一个中的一个中实现单电子控制。这对Qubit的发展非常重要，因为制造Qubits的可能方法之一是使用单个电子的旋转。因此，达到控制单个电子并在2D Quantum Dots中进行的这一目标对我们来说非常重要，“前博士学生Fabio Ansaloni说，现在在NBI的量子设备中心邮寄过量。

（a）扫描铸造制造的量子点装置之一的电子图像。使用四根独立的控制线（浅灰色），可以在硅（深灰色）中形成四个量子点。这些电线是控制旋钮，其使得所谓的量子门。（b）二维阵列装置的示意图。每个qubit（红色圆圈）可以与二维网络中的最近邻居交互，并绕过一个原因或其他失败的qubit。此设置是“第二维”的手段。

使用电子旋转已被证明是有利的，以实现Qubits。事实上，他们的“安静”自然使旋转与嘈杂的环境无弱互动，这是获得高度表现额度的重要要求。

已经证明将量子计算机处理器扩展到第二维度，对于更有效地实现量子误差校正程序来说是必不可少的。量子误差校正将使未来量子计算机能够在计算期间对inpidual Qubit失败的容错容错。

行业规模生产的重要性

anasua Qubi Centure Centure Centure助理教授Chatterjee补充说：“原始想法是制作一系列旋转Qubits，从而进入单个电子，并能够控制它们并移动它们。在这种感觉中，Leti能够提供我们使用的样本真的很棒，这反过来可以让我们实现这一结果。很多信用转到泛欧项目财团，欧盟的慷慨资金，帮助我们从单量子点的水平慢慢移动，单个电子到具有两个电子，而现在将转向二维阵列。二维阵列是一个非常大的目标，因为这开始看起来像你绝对需要建立量子计算机的东西。因此，Leti多年来一直参与了一系列项目，这一切都为此结果做出了贡献。“

让这一点的学分属于欧洲的许多项目

发展一直是渐进的。2015年，格勒诺布尔的研究人员成功地制作了第一个自旋量子比特，但这是基于孔，而不是电子。然后，在“孔制度”中制造的设备的性能不是最佳的，并且该技术已经前进，使得现在在NBI处的设备可以在单个电子状态下具有二维阵列。研究人员解释了进展是三倍：“首先，生产工业铸造厂的设备是必要的。现代工业过程的可扩展性是必不可少的，因为我们开始制造更大的阵列，例如小量子模拟器。其次，在制作量子计算机时，您需要两个维度的数组，并且您需要将外部世界连接到每个Qubit的方式。如果您对每个qubit有4-5个连接，则您可以快速结束低温设置的不切实际的电线。但是我们设法展示的是我们可以拥有一个大门，您可以使用相同的门读取和控制。最后，使用这些工具，我们能够以控制阵列的受控方式移动和交换单个电子，本身是一个挑战。“

二维阵列可以控制错误

控制设备中发生的错误是本身的章节。我们使用的计算机产生了丰富的错误，但它们通过被称为重复代码的原因纠正。在传统计算机中，您可以在0或A 1中具有信息。为了确保计算的结果是正确的，计算机重复计算，如果一个晶体管发出错误，则通过简单的大多数校正它。如果在其他晶体管中执行的大部分计算，则为1而不是0，则选择1。这在量子计算机中是不可能的，因为您无法进行qubit的精确副本，因此Quantum纠错以另一种方式工作：最先进的物理QUBITS没有低错误率，但如果它们足够合并在2D阵列中，它们可以保持彼此检查，从而说话。这是现在实现的2D阵列的另一个优点。

来自这个里程碑的下一步

在尼尔斯BoHR学院实现的结果表明，现在可以控制单个电子，并在不存在磁场的情况下执行实验。所以下一步将是寻找旋转 - 自旋签名 - 在磁场的存在下。这对于在数组中的单个Qubits之间实现单个和两个Qubit栅极将是必不可少的。理论表明，一种称为一组完整的量子门的单个单个和两个Qubit栅极足以实现通用量子计算。

参考：By Fabio Ansaloni，Anasua Chatterjee，Heorhii Bohuslavskyi，Benoit Bertrand，Louis Hutin，Maud Vinet和Ferdinand Kuemmeth，192020年12月16日，Beroia Chatterjee，Heorhii Bohuslavskyi。
10.1038 / s41467-020-20280-3