新南威爾士大學量子計算和通信技術英才中心的研究人員首次表明，他們可以在3D設備中構建原子精確量子位元，這是向通用量子計算機邁出的一大步。

由教授Michelle Simmons領導的研究團隊已經證明，他們可以將原子量子比特製造技術擴展到硅晶體的多層，實現了他們2015年向世界推出的3D芯片體系結構的一個關鍵組成部分，這項新的研究今天發表在《自然》雜誌上。

這個小組是第一個證明在三維設計中可使用與控制線(基本上是非常窄的導線)對齊的原子級量子位元體系結構的團體。

更重要的是，研究小組能夠用納米精度對3D設備中的不同層進行排列，並顯示他們能夠讀出量子態，即在一次測量範圍內，以非常高的保真度。

Simmons教授說：“這種3D設備架構是硅原子量子位元的一大進步。為了能夠不斷地糾正量子計算中的錯誤，這是我們領域的一個重要里程碑，你必須能夠並行地控制許多量子位元，未來才能有更多可能。”

“唯一能做到這一點的方法就是使用3D架構，因此在2015年，我們開發了一種垂直縱橫交錯的建築，並獲得了專利。然而，在製造這種多層結構的過程中，仍然存在著一系列的挑戰。基於這一結果，我們現在已經證明，用我們幾年前設想的方式來設計3D技術是可能的。”

研究小組隨後為記者演示瞭如何在第一層量子位元之上構建第二平面層。“這是一個非常複雜的過程，但用非常簡單的術語來說，我們建造了第一個平面，然後優化了第二層的構建技術，而不影響第一層的結構。”研究員和合著者Joris Kezer博士解釋說。

“在過去，批評人士會說，這是不可能的，因為第二層的表面變得非常粗糙，你就不能再使用我們的精確技術了，然而，本次，我們證明了我們能夠做到這一點，這與人們的預期相反。”

“如果你在第一層硅層上寫了什麼，然後在上面放上一層硅層，你仍然需要確定你在這兩層上對齊元件的位置。我們已經展示了一種能在5納米以下實現對齊的技術，這是非常了不起的。”凱澤博士說。

“最後，研究人員能夠用所謂的單次拍攝來測量3D設備的量子比特輸出，也就是用一次精確的測量，而不是依賴於數百萬次實驗的平均結果。這將進一步幫助我們更快地擴大規模。”凱澤博士解釋道。

走向商業化

西蒙斯教授說，“這項研究是這一領域的一個重要里程碑。我們正在致力於開發這種大規模的架構，這將使我們最終實現這項技術的商業化。”

“這是量子計算領域的一個重要發展。”Simmons教授說到。

2017年5月，澳大利亞誕生了第一家量子計算公司硅量子計算有限公司SQC，該公司一直致力於創造一臺基於CQC2T公司開發的量子計算機。

她總結道：“在我們距離大規模量子計算機至少還有十年的時間裡，CQC2T的工作仍處於這一領域創新的前沿。這樣的具體結果重申了我們在國際上的強大地位。”