量子計(jì)算領(lǐng)域再次迎來(lái)重大突破，科學(xué)家利用掃描隧道顯微鏡（STM），發(fā)射微波信號(hào)成功控制鈦原子，實(shí)現(xiàn)了微觀量子計(jì)算。
相關(guān)成果本月發(fā)表在《Science》期刊上。該成果由韓國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)研究所（IBS）旗下的量子納米科學(xué)中心團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)，日本、西班牙和美國(guó)等國(guó)科學(xué)家共同參與。
論文強(qiáng)調(diào)這種微觀量子平臺(tái)不會(huì)和主流量子計(jì)算爭(zhēng)奪地位，但依然吸引了不少量子科學(xué)家的關(guān)注，未來(lái)可用于研究化學(xué)元素甚至分子的量子特性。
論文認(rèn)為固體中的單個(gè)電子自旋是量子科學(xué)和技術(shù)的有希望的候選者，電子自旋只有“向上”和“向下”兩個(gè)值，對(duì)應(yīng)經(jīng)典比特的“0”和“1”，而在測(cè)量之前電子自旋處于各種可能的疊加狀態(tài)。
研究人員首先將鈦原子散射在由氧化鎂制成的平坦表面上，然后使用STM探針的尖端移動(dòng)鈦原子，將其中3個(gè)原子排列成三角形。利用STM尖端發(fā)射的微波信號(hào)，研究人員能控制其中一個(gè)鈦原子中單個(gè)電子的自旋。
三個(gè)鈦原子排列在掃描隧道顯微鏡（STM）內(nèi)，距離足夠近，可以感知彼此的量子自旋。粘在STM尖端（頂部）的鐵原子與其中一個(gè)量子位（藍(lán)色）“對(duì)話”，用它來(lái)讀取和寫入另外兩個(gè)量子位（紅色）的信息，并使它們執(zhí)行基本的量子計(jì)算。
通過(guò)適當(dāng)調(diào)整微波的頻率，它們還可使微波的自旋與其他兩個(gè)鈦原子的自旋相互作用。
借助這一方法，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了一個(gè)簡(jiǎn)單的由兩個(gè)量子比特執(zhí)行的量子運(yùn)算，并讀取出結(jié)果。整個(gè)操作歷時(shí)幾納秒，運(yùn)算速度快于大多數(shù)其他類型的量子比特。
