巴塞尔大学 由锗和硅(蓝色/绿色)制成的纳米线位于被称为栅极(金)的电极上
施加到栅极的电压导致单个自旋量子位(蓝色和红色箭头)的形成，它们可以被微波信号(蓝色脉冲)操纵
在一种模式中，量子位速度很慢，量子信息更稳定(蓝色自旋)
另一方面，量子位可以更快地改变(红色自旋)
学分:巴塞尔大学物理系 为了进行计算，量子计算机需要量子位作为处理和存储信息的基本构件
现在，物理学家已经产生了一种新型的量子位，它可以从稳定的空闲模式切换到快速计算模式
正如巴塞尔大学和英国埃因霍温大学的研究人员在《自然纳米技术》杂志上报道的那样，这一概念还可以将大量的量子比特组合成一台强大的量子计算机
与传统的比特相比，量子比特要脆弱得多，并且会很快丢失信息内容
因此，量子计算面临的挑战是保持敏感的量子位在一段较长的时间内保持稳定，同时找到执行快速量子操作的方法
现在，来自巴塞尔大学和埃因霍温大学的物理学家已经开发出了一种可切换的量子比特，这种比特应该可以让量子计算机同时完成这两项任务
这种新型量子比特具有稳定但缓慢的状态，适合存储量子信息
然而，研究人员也能够通过施加电压将量子位切换到更快但不太稳定的操作模式
在这种状态下，量子位可以用来快速处理信息
单个自旋的选择性耦合 在他们的实验中，研究人员以“空穴自旋”的形式创建了量子位
当一个电子被有意地从半导体中移除时，就形成了这些空穴，并且产生的空穴具有可以采用两种状态的自旋，向上和向下——类似于经典比特中的值0和1
在这种新型量子位中，这些自旋可以通过调谐它们的共振频率选择性地耦合到其他自旋上，例如通过一个光子
这种能力是至关重要的，因为构建一台强大的量子计算机需要有选择性地控制和互连许多单个量子位的能力
可伸缩性对于降低量子计算中的错误率尤其必要
超快自旋操纵 研究人员还能够使用电子开关以创纪录的速度操纵自旋量子位
巴塞尔大学物理系的项目负责人张秀坤·祖布尔教授说:“自旋可以在一纳秒内从上到下连贯翻转。”
“这将允许每秒10亿次切换
因此，自旋量子位技术已经接近今天传统计算机的时钟速度
" 在他们的实验中，研究人员使用了由硅和锗制成的半导体纳米线
埃因霍温工厂生产的这种金属丝直径很小，约为20纳米
因为量子位也非常小，所以原则上可以将数百万甚至数十亿个这样的量子位整合到一个芯片上
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