新南威尔士大学和悉尼大学之间的研究合作克服了在硅上构建量子计算机的基本障碍,为进一步大规模开发机器开辟了道路。

两组由悉尼大学的戴维·赖利教授和新南威尔士大学的安德鲁·德祖拉克教授领导,证明了硅中量子比特(qubit)的状态或价值可以通过消除需求的方式读出。在量子位旁边有读出传感器。

该结果今天发表在《自然纳米技术》上。

Dzurak教授说:“本文结合了使用单栅电极技术来读出信息(David Reilly的小组在2013年开发的一种方法)与单次读出可使用现有硅芯片制造的量子位的要求。技术–我们在2014年开发的功能。这种混合对于可伸缩性非常重要。”

量子位是量子计算机的基础。在将这些未来派机器应用于解决人类面临的重要挑战(包括设计新药或协助机器学习发展)之前,需要将数十亿个机器构建成复杂的阵列。这提出了复杂的设计问题。

通过消除对并行读数传感器的需求,联合结果使计算体系结构变得更加简单,这意味着可以彼此并排构建更多的量子位。

德祖拉克教授说,证明单次读取硅中的量子比特是时候了。

Dzurak教授说:“世界各地的四个研究团队基本上都在同一时间开发了非常相似的硅读出技术,所有这些技术都是基于David的单门技术。”“其中有两个在澳大利亚,一个在法国,一个在荷兰。”

“这是一个伟大的结果,表明科学合作是实现容错通用量子计算机的关键,” Reilly教授说。他在悉尼大学担任联合职务,并担任Microsoft量子实验室主任。

“这样的机器将不会在单个实验室或单个机构中制造。与世界上一些最大的技术公司合作,将需要在全球范围内进行合作。”

Reilly教授也是ARC工程量子系统卓越中心的首席研究员,他说:“我们的结果是真实的证据,表明悉尼的关键人群正在创造的东西远大于其总和。这不仅是不同机构的并行活动。”

Dzurak教授是UNSW项目的负责人,是UNSW澳大利亚国家制造设施(ANFF)的负责人,也是ARC量子计算与通信技术卓越中心的首席研究员。他说,悉尼拥有世界上最强大的量子研究生态系统之一。

他说:“我想不出世界上有这么多人在从事量子计算的城市。”“我们在UNSW,Sydney,Macquarie和UTS拥有团队,涉及范围广泛:从硬件,量子控制,量子测量到量子软件。都在悉尼。”

赖利教授说,这项研究与这项技术的商业化同时进行。

“我在Microsoft任职,Andrew在Silicon Quantum Computing公司领导了一个项目。通过共同努力,我们正在与新兴的量子经济一起展示强大的学术合作。”他说。

Dzurak教授说:“这一结果的一大优点是,来自世界各地的人们把它整合在一起,吸引了我们在这里建立的强大的量子科学生态系统。”

该论文的主要作者和新南威尔士大学博士生安德森·韦斯特(Anderson West)说:“我很高兴与Dzurak教授及其来自美国的团队一起工作,因为我对他们对硅量子比特的研究印象深刻。”

通讯作者巴斯·亨森博士(Bas Hensen)从荷兰加入UNSW,在那里他已经通过实验证明了在钻石中纠缠着量子比特的量子力学的基本原理而为自己取名。他说:“我热衷于参与硅的量子比特,而UNSW显然是实现这一目标的地方。”

来自悉尼大学的Alexis Jouan博士为这项研究做出了贡献,他最初来自法国,在那里他以高频率研究了二维超导体。他说:“我很高兴加入悉尼的Reilly小组,这是继续探索量子世界的最佳场所之一。”

悉尼量子学院

麦格理大学,新南威尔士大学,悉尼大学和悉尼科技大学上周宣布,他们将联合建立一个全市范围的悉尼量子学院,由新南威尔士州政府提供1540万澳元的支持。

该学院将帮助培训下一代工程师和科学家进行量子计算,巩固悉尼作为量子技术全球领先城市的地位,并确保新南威尔士州成为新兴量子经济中世界就业中心。