據(jù)英國(guó)《自然》雜志近日發(fā)表的兩篇量子信息研究論文，歐洲與美國(guó)的科學(xué)家分別報(bào)告了基于自旋的固態(tài)量子計(jì)算平臺(tái)的新進(jìn)展：一種可編程的二量子比特處理器，可執(zhí)行兩種不同的量子算法;以及單電子自旋與單光子的強(qiáng)耦合，讓單獨(dú)的量子比特可以相互作用。

近一段時(shí)間，基于自旋的量子計(jì)算系統(tǒng)的潛在單個(gè)組件，已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。而此次，荷蘭代爾夫特理工大學(xué)研究人員托馬斯·沃森及其同事則更進(jìn)一步，他們制造出了一個(gè)二量子比特裝置，它經(jīng)過(guò)編程可以執(zhí)行兩種不同的量子算法：多伊奇-喬茲薩(Deutsch-Jozsa)算法和格羅弗(Grover)量子搜索算法。其中，前者是一個(gè)測(cè)試問(wèn)題，使用量子方法比使用經(jīng)典方法更容易解決，或者也可以把Deutsch-Jozsa算法當(dāng)成一種簡(jiǎn)單的決策程序，可用于量子計(jì)算機(jī)中的快速運(yùn)算;而后者則可用于數(shù)據(jù)庫(kù)搜索。

基于半導(dǎo)體自旋量子比特構(gòu)建量子計(jì)算機(jī)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它們的壽命比超導(dǎo)自旋量子比特長(zhǎng)，缺點(diǎn)是它們的相互作用較弱，難以耦合，而耦合是量子處理器運(yùn)行所必需的。現(xiàn)有的耦合方法，如交換耦合和偶極—偶極相互作用，在本質(zhì)上是相對(duì)局域的耦合。若要將相距遙遠(yuǎn)的量子比特連接起來(lái)，則需要有一個(gè)“中間人”，如微波光子。

在同時(shí)發(fā)表的第二項(xiàng)研究中，美國(guó)普林斯頓大學(xué)研究人員杰森·皮塔與同事表明，被囚禁在微波腔內(nèi)的光子，可以與被困在硅雙量子點(diǎn)內(nèi)的電子自旋強(qiáng)耦合。這種設(shè)置使“自旋—光子耦合”速率足以確保這兩種組件形成相干界面，也就是說(shuō)，這項(xiàng)成果為制造規(guī)模更大、應(yīng)用更靈活的基于自旋的處理器鋪平了道路。

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