田學科

據(jù)來自劍橋大學的消息，該校研究人員日前找到了能夠控制半導體量子點中原子核排列的方法，從而為開發(fā)量子存儲器提供了可行途徑。

量子點是由數(shù)千個原子組成的晶體，每一個原子都與被捕獲的電子發(fā)生磁相互作用。如果不干涉的話，這種擁有核自旋的電子相互作用，限制了電子作為量子比特（量子位）的作用。劍橋大學卡文迪許實驗室阿塔圖雷教授領導的研究團隊，利用量子物理學和光學原理，研究探索量子計算、傳感性及其在通信領域的應用。目前他們對目標量子組合進行連貫性刺激導致了量子多體現(xiàn)象，為制造量子信息存儲器帶來了可能。

以往研究表明，在自旋量子位元和目標量子組之間一個確定的共格界面仍然難以捉摸。在這項新實驗中，研究人員首先使用一個電子，將半導體量子點中原子核自旋組合冷卻到原子核邊帶分解態(tài);然后采用一種全光學方法來觀察單個量子化電子—原子核的自旋態(tài)轉(zhuǎn)變;最后，對自旋波中單個集體核自旋進行相干光旋轉(zhuǎn)。這些努力使得每個量子點自旋量子位成為本地存儲器的基礎，并為孤立的多體系統(tǒng)的量子工程提供了一個固體平臺。

“量子點提供了一個理想的界面，由光線作為介導，可以控制和利用個體互動旋轉(zhuǎn)的動力學系統(tǒng)?！卑⑺D雷說，原子核可以從電子中隨機“竊取”信息的現(xiàn)象是可以得到利用的。事實上，當研究人員利用激光技術將原子核“冷卻”到小于1毫開爾文，來探索電子和成千上萬原子核之間的相互作用時，他們發(fā)現(xiàn)可以控制并操縱成千上萬個原子核整齊地形成一個單體，證明量子點中的原子核可以與電子的量子位交換信息，并且可以像存儲器件那樣用于存儲量子信息。研究還證明，在量子點中，存儲元件自動存在于每個量子位中。

主要研究人員甘高夫博士說，這一發(fā)現(xiàn)將重新引起人們對半導體量子點的興趣，并提供了研究量子模擬復雜系統(tǒng)動力學的工具。

微雕藝術常令人稱奇，而現(xiàn)代人不僅實現(xiàn)了原子核級別的微雕，還能讓超細微的結(jié)構(gòu)有秩序地運動起來，成為量子存儲和計算單元。想要突破摩爾定律必須掌握更好的量子信息材料。希望這些神奇的“雜技”會以某種方式標準化、普遍化，存在于我們未來的手機里。