普林斯顿大学在量子计算中的一项发现显示了硅量子比特的前景

普林斯顿大学物理学家的一项发现为量子计算中的硅基技术铺平了道路，特别是作为量子比特——量子计算机的基本单位。

重要性：硅是一种天然丰富的元素，这就是为什么它存在于从沙子到计算机芯片的日常材料中。但是，尽管制造商可能希望从硅中构建量子比特，但科学还没有赶上。相反，一些大公司一直在构建基于超导量子比特的计算机，这些量子比特的寿命不长，而且体积非常大。硅量子位可以使用很长时间，并且可能更容易大规模生产，但直到现在，硅量子位一直是一种失败的技术。

普林斯顿大学物理系佩塔实验室的研究生、最近发表在《科学进展》杂志。“对于硅来说，这看起来是重要的一年。”

通过使用一种称为双量子点的硅器件，Petta、Mills 和他们的团队成功地捕获了两个电子并迫使它们相互作用，从而实现了前所未有的保真度：超过 99.8%，与竞争技术取得的最佳结果相当。(保真度是衡量量子比特执行无错误操作的能力的指标，是寻求开发实用且高效的量子计算的关键特征。)

简单来说，量子比特是计算机比特的量子版本，它是计算机中最小的数据单位。像它的经典对应物一样，量子位被编码的信息可以是 1 或 0。但与比特不同的是，量子比特利用了量子力学的概念，使量子计算机比传统计算机具有更大的优势，例如，分解非常大的数字或隔离问题的最佳解决方案。

米尔斯说，总的来说，硅自旋量子位比其他量子位类型具有优势。“每个系统都必须扩展到许多量子比特，”他说。“而现在，其他量子位系统在可扩展性方面存在真正的物理限制。尺寸可能是这些系统的真正问题。你可以把这些东西塞进去的空间有限。”

相比之下，硅自旋量子比特是由单电子制成的，而且非常小。

“我们的设备只有大约 100 纳米宽，而传统的超导量子比特则更像是 300 微米宽，所以如果你想在一个芯片上制造很多，使用超导方法会很困难，”Eugene Higgins 的 Petta 说普林斯顿大学物理学教授，该论文的资深作者。一微米(微米)中有 1,000 纳米，因此普林斯顿的设备比其竞争对手小约 3,000 倍。

Petta 补充说，硅自旋量子比特的另一个优势是，当今的传统电子产品基于硅技术。“我们的感觉是，如果你真的想制造一百万或一千万个量子比特来做一些实际的事情，那只会发生在可以使用标准半导体制造行业扩展的固态系统中。 ”