理查德·庫里教授（右）和曼森·艾茲赫德博士（左）。圖片來源：曼徹斯特大學(xué)
科技日?qǐng)?bào)記者?張夢(mèng)然
英國(guó)曼徹斯特大學(xué)與澳大利亞墨爾本大學(xué)合作，研制出一種超純硅，可用于構(gòu)建高性能量子比特設(shè)備。這也是為可擴(kuò)展量子計(jì)算機(jī)鋪平道路所需的基本組件。發(fā)表在最新一期《自然·通訊材料》雜志上的研究成果，有望定義和推動(dòng)量子計(jì)算的未來。
曼徹斯特大學(xué)先進(jìn)電子材料教授理查德·庫里表示：“這是一項(xiàng)有可能為人類帶來變革技術(shù)的關(guān)鍵一步，它讓人們有能力處理大規(guī)模數(shù)據(jù)，并能找到解決復(fù)雜問題的方法，例如應(yīng)對(duì)氣候變化和醫(yī)療保健等領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。”
硅是經(jīng)典計(jì)算的基礎(chǔ)材料，被認(rèn)為是可擴(kuò)展量子計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵解決方案。在過去的60年里，科學(xué)家一直在學(xué)習(xí)如何設(shè)計(jì)硅以使其發(fā)揮出最佳性能。但在量子計(jì)算中，這一切面臨許多問題。
天然硅由3種不同質(zhì)量的同位素組成——硅-28、硅-29和硅-30。其中硅-29約占硅的5%，會(huì)引起“核觸發(fā)”效應(yīng)，導(dǎo)致量子比特丟失信息。
在最新研究中，科學(xué)家提出一種新方法，能夠去除硅中的硅-29和硅-30同位素。這種方法制成的硅將成為大規(guī)模制造量子計(jì)算機(jī)的完美材料，并且同時(shí)具有高精度。這是世界上最純凈的硅，為創(chuàng)建100萬個(gè)量子比特提供了寶貴途徑，這些量子比特甚至可制成針頭大小。
這項(xiàng)新技術(shù)為可擴(kuò)展量子設(shè)備的發(fā)展提供了清晰的路線圖，并為構(gòu)建可靠的量子計(jì)算機(jī)奠定了基礎(chǔ)。其有望在人工智能、安全數(shù)據(jù)和通信、疫苗和藥物設(shè)計(jì)以及能源、物流和制造等領(lǐng)域帶來重大技術(shù)革新。
總編輯圈點(diǎn)
量子計(jì)算機(jī)與經(jīng)典計(jì)算機(jī)完全不同，為其尋找合適的材料，也成為目前熱門的研究方向?？蒲腥藛T尋找了很多材料，比如石墨烯、金剛石、超導(dǎo)體、磁體……當(dāng)然，構(gòu)筑經(jīng)典計(jì)算機(jī)的硅也是理想材料之一。不過從自然界中直接提取的硅有硅-28、硅-29、硅-30三種穩(wěn)定的同位素，其中只有硅-28被認(rèn)為是較為理想且純凈的量子計(jì)算材料。所以，要利用熟悉的硅，就需要提純?？蒲袌F(tuán)隊(duì)在提純之路上努力，讓量子計(jì)算機(jī)離我們近一些，更近一些。
