新南威尔士大学的Dimi Culcer教授领导了这项理论研究
一项新的研究指出了运算速度/相干性权衡的解决方案，可能将量子位扩展到迷你量子计算机。
据预测，量子计算机将比今天的“经典”计算机更强大、功能更强大。
制造量子比特的一种方法是利用电子的“自旋”，它可以指向上或下。为了使量子计算机尽可能地快速和节能，我们希望只使用电场来操作它们，而电场是用普通电极施加的。
虽然自旋通常不会与电场“对话”，但在一些材料中，自旋可以间接与电场相互作用，这些是目前量子计算研究中最热门的一些材料。
使自旋与电场对话的相互作用被称为旋轨道相互作用这可以一直追溯到爱因斯坦的相对论。
量子计算研究人员一直担心，当这种相互作用很强时，任何运算速度的提高都会被相干性的损失所抵消(本质上，我们可以保留量子信息的时间)。
“如果电子开始与我们在实验室中应用的电场对话，这意味着它们也暴露在任何材料中存在的不需要的，波动的电场中(通常称为'噪音')，这些电子的脆弱量子信息将被破坏，”领导理论路线图研究的A/ Dimi Culcer教授(新南威尔士大学/FLEET)说。
消相时间(量子信息保留的时间)，根据施加的电场绘制，它控制量子位的属性，指示最大“甜蜜点”。
“但我们的研究表明，这种担心是没有道理的。”
“我们的理论研究表明，可以通过使用空穴来解决问题，空穴可以被认为是没有电子的地方，表现得像带正电的电子。”
通过这种方式，量子比特可以抵抗来自固体背景的电荷波动。
此外，量子比特对此类噪声最不敏感的“最佳点”也是其运行速度最快的点。
Dimi说:“我们的研究预测，这样一个点存在于每一个由洞组成的量子比特中，并为实验家在实验室中达到这些点提供了一套指导方针。”
达到这些点将有助于尽可能长时间地保存量子信息的实验努力。这也将提供“放大”量子比特的策略，即建立一个比特“阵列”，作为一个迷你量子计算机。
“这一理论预测对于扩大量子处理器的规模至关重要”2项目经理Sven Rogge教授(新南威尔士大学)
量子计算与通信技术中心(CQC)的斯文·罗格(Sven Rogge)教授说:“这一理论预测对扩大量子处理器的规模至关重要，首批实验已经进行了。2T)。”
“我们最近在硅中使用受体的空穴量子比特实验已经证明了比我们预期的更长的相干时间，”不列颠哥伦比亚大学的乔·萨尔菲教授说。“令人鼓舞的是，这些观察结果建立在坚实的理论基础之上。空穴量子比特的前景确实是光明的。”
这篇论文超快、高相干锗空穴自旋轨道量子比特的最佳工作点发表在《自然伙伴》杂志上量子信息2021年4月。(DOI: 10.1038 / s41534 - 021 - 00386 - 2)
空穴量子比特的前景确实是光明的。”A/ Joe Salfi教授(英属哥伦比亚大学)
这篇论文是由FLEET (the澳大利亚研究理事会未来低能耗电子技术卓越中心), CQC2T (ARC量子计算和通信技术卓越中心)及英属哥伦比亚大学(加拿大温哥华)。
主要作者FLEET博士生王占宁(FLEET/UNSW)