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美國物理學家組織網、英國自然網站9月27日報道，澳大利亞和芬蘭3所大學的一個聯合研究小組，用硅研制出一種制造量子計算機的關鍵元件，稱之為“單電子識別器”。它能以92%的保真度探測單個電子的旋轉狀態。
研究小組由澳大利亞新南威爾士大學電力工程與通訊學院安德烈婭·默洛博士和安德魯·祝阿克教授領導，墨爾本大學和芬蘭阿爾托大學共同參與。為了制造單電子識別器，首次以單個發射的方式測量了硅中一個電子的自旋狀態。
量子比特是一種抽象的量子位，好比傳統計算機中的比特值0或1。由于電子有兩個截然相反的自旋狀態，這正是對量子比特的理想描述。它們和傳統比特的不同之處在于：量子比特能同時處在0和1的狀態，這就使得它在概念上的賦值更加廣泛，從而使量子計算機能成倍提高數據處理速度。
為了制造量子計算機，必須能實現量子比特狀態初始化、單個量子比特任意旋轉（寫入）、測量其自旋狀態改變（讀取），并能對至少兩個相鄰量子比特進行操作，而且所有這些操作都必須高度保真。
早在1998年，澳大利亞新南威爾士大學的布魯斯·凱恩曾在《自然》雜志上描述了一種以硅為基礎的量子計算機，在該系統中，量子比特由嵌在超純硅芯片中的單個磷原子所限定。
新實驗將這一設想變成了現實。論文主要作者默洛博士說，在我們進行單個電子發射實驗之前，還沒有人能確實測量到單個電子自旋。我們把一個磷原子嵌入一塊硅材料中，利用新設備探測了單個電子的自旋狀態，電子的自旋狀態控制著附近一個電路中的電流。
目前，該小組在進行快速單電子寫入研究。他們計劃把這兩種設備合并起來，制成一種2比特邏輯入口，這是一個量子計算機的基本程序單元。未來的目標是要研究單個電子旋轉、控制自旋與自旋之間的相互反應等。
研究人員表示，利用硅這種傳統計算機的基礎材料，而不是光或其它神秘材料，為構建更加簡單的量子計算機開辟了新途徑。今后還可以逐步升級完善，實現大規模生產。論文合作者安德魯·祝阿克說，我們希望這種量子計算機能以更快的速度執行各種任務，比如檢索數據、構建復雜分子模型、開發新型藥物，還能破解大部分現代密碼。
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