澳科学家首创硅基元件 突破量子计算机制造瓶颈

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澳洲科学家在量子计算研究领域再次取得重要突破。据澳大利亚贸易委员会(Austrade)最新消息，悉尼新南威尔士大学(UNSW)科研人员找到一种新方法，可利用量子计算技术制造硅基计算机芯片。
这项重大研究成果为制造超高速量子计算机奠定基础，相关研究论文已于近日发表在国际著名期刊《自然》(Nature)杂志网络版上。
ACB News《澳华财经在线》报道，UNSW研究小组带头人Andrew Dzurak表示，本次研究成果对于制造量子计算机具有历史性意义。澳洲工程师用半导体材料硅制造出量子逻辑门(quantum logic gate)，首次使两个量子比特(quantum bits)或者“量子位”(qubits)间信息计算成为可能。
作为打造量子计算机的基本元件，两比特量子逻辑门的成功制造具有里程碑意义。“更重要的是，我们利用硅成功制造出这种元件”，Dzurak教授说道，“这一成果克服了研究人员利用硅材料制造量子计算机所面临的最后障碍”。
传统电子计算机用“比特”作为信息存储单位。按照传统计算系统，数据信息主要以二进制数码“0”和“1”形式存储，两种状态无法共存。每个比特均储存在一对晶体管中：一个关闭，则另一个开启。而量子计算机计算过程则由诸如电子和原子核一类的量子粒子实现，每个粒子代表一个量子位。量子位具有一种独特能力，可以同时处在两种不同的状态。
量子位这种独特能力被称作“量子态叠加”(Quantum Superposition)。量子计算机利用量子粒子的这种性能和特点，用“量子比特”作为信息存储单位，可确保计算机快速处理海量数据，解决复杂的数据密集型难题。
世界各地的科学家都在致力于利用特殊材料开发新型系统，UNSW研究团队的关键优势在于：利用具有半导体特性的硅作为基础材料。
硅作为晶体管的载体在制造计算机芯片方面具有显著优势。《自然》杂志论文首席作者Menno Veldhorst博士介绍称，智能手机或者平板电脑中的硅基芯片上可刻蚀将近10亿个晶体管。UNSW研究人员通过使单个晶体管与单个电子相互连接，可将这些硅晶体管成功转变为量子比特，并借助电子“自旋”(与电子微小磁场相关)将信息数据存储起来。
Dzurak教授强调，他所带领的研究小组近期已经取得设计原尺寸硅片的专利权。这些硅片一旦制作成功，“上百万个量子比特可共同完成我们之前在试验过程中所演示的各种计算”。他表示，研究小组下一步工作的重心将是寻找合适的行业合作伙伴，然后按照原尺寸共同制造量子计算机硅片。
量子处理器的发明将对多个产业造成影响，包括金融、安保、信息技术和医疗保健等。

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