量子计算机的制造成本有望大幅降低。近期发表在《Advanced Materials》上的论文中,由墨尔本大学领导的团队完善了一项新技术,像构建传统设备一样将单原子逐一嵌入硅片中。该论文的主要作者贾米森(Jamieson)教授说,他的团队的愿景是利用这种技术建立一个非常、非常大规模的量子设备。
这项新技术可以创建大规模的计数原子模式,这些原子受到控制,因此它们的量子态可以被操纵、耦合和读出。该项目由 David Jamieson 教授和来自新南威尔士大学悉尼分校、Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf(HZDR)、Leibniz Institute of Surface Engineering(IOM)和RMIT的合作者开发。
Jamieson 教授说:“我们相信,通过使用我们的方法并利用半导体行业已经完善的制造技术,我们最终可以制造出基于单原子量子位的大规模机器”。
该技术利用了原子力显微镜的精度,它有一个锋利的悬臂,可以“接触”芯片的表面,定位精度只有半纳米,与硅晶体中原子之间的间距差不多。
研究小组在这个悬臂上钻了一个小孔,这样,当它被磷原子喷洒时,一个磷原子会偶尔穿过小孔并嵌入硅基底。关键是准确地知道什么时候有一个原子--而且不超过一个--嵌入到基底中。然后悬臂可以移动到阵列上的下一个精确位置。研究小组发现,当原子进入硅晶体并通过摩擦耗散其能量时,其动能可以被利用来产生微小的电子"咔嗒"声。
Jamieson 教授说,当每个原子落入原型设备中的一万个位置时,团队可以“听到”电子点击。贾米森教授说:“一个原子与一块硅碰撞会发出非常微弱的点击声,但是我们已经发明了用于检测点击声的非常敏感的电子装置,它被放大了很多,并给出了一个响亮的信号,一个响亮而可靠的信号”。
他说这使我们能够对我们的方法非常有信心。我们可以说,“哦,有一个点击。一个原子刚刚到达。现在我们可以把悬臂移到下一个地方,等待下一个原子”。
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