哥本哈根大学 一个铸造量子点器件的扫描电子图像
使用四根独立的控制线(浅灰色)，可以在硅中形成四个量子点(深灰色)
这些电线是控制旋钮，使所谓的量子门
二维阵列装置示意图
每个量子位(红色圆圈)都可以与二维网络中最近的邻居相互作用，并绕过因某种原因而失败的量子位
这种设置就是“二次元”的意思
学分:哥本哈根大学 量子计算机:在寻找工作的量子计算机方面取得进展的障碍之一是，进入量子计算机并进行实际计算的工作设备量子位迄今为止一直由大学制造，而且数量很少
但是最近几年，一个泛欧洲的合作，与法国微电子学领袖CEA-Leti合作，一直在探索日常晶体管——在我们所有的手机中有数十亿个晶体管——作为量子位使用
法国莱蒂公司制造了装满器件的巨型晶片，经过测量，哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所的研究人员发现，这些工业化生产的器件适合作为量子比特平台，能够转移到第二维空间，这是量子计算机工作的重要一步
这个结果现在发表在《自然通讯》上
二维阵列量子点是一个飞跃 这种装置的关键特征之一是量子点的二维阵列
或者更准确地说，一个2×2的量子点点阵
“我们已经表明，我们可以在每一个量子点中实现单电子控制
这对量子位的发展非常重要，因为制造量子位的可能方法之一是利用单个电子的自旋
因此，实现控制单个电子的目标并在二维量子点阵列中实现它对我们来说非常重要，”法比奥·安萨里尼说
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学生，现在是NBI量子设备中心的博士后
使用电子自旋已被证明对量子位的实现是有利的
事实上，它们的“安静”性质使得自旋与噪声环境的相互作用很弱，这是获得高性能量子位的一个重要要求
将量子计算机处理器扩展到第二维已经被证明是更有效地实现量子纠错例程的必要条件
量子纠错将使未来的量子计算机在计算过程中对单个量子比特的故障具有容错能力
工业规模生产的重要性 NBI量子设备中心的助理教授阿纳苏·查特吉补充道:“最初的想法是制造一个自旋量子位阵列，深入到单个电子，并能够控制它们和移动它们
从这个意义上来说，莱蒂能够交付我们所使用的样品真是太好了，这反过来又使我们有可能获得这个结果
许多功劳归于泛欧项目联盟，以及来自欧盟的慷慨资助，帮助我们从一个单电子量子点的水平慢慢地发展到有两个电子，现在发展到二维阵列
二维阵列是一个非常大的目标，因为这开始看起来像是建造量子计算机绝对需要的东西
因此，多年来，莱蒂参与了一系列项目，所有这些都促成了这一结果
" 走到这一步的功劳属于欧洲各地的许多项目 发展是渐进的
2015年，格勒诺布尔的研究人员成功制造了第一个自旋量子位，但这是基于空穴，而不是电子
当时，在“空穴区域”制造的器件的性能并不是最佳的，技术已经发展到现在在NBI的器件可以在单电子区域有二维阵列
研究人员解释说，进步有三个方面:“首先，在工业铸造厂生产这些设备是必要的
当我们开始制造更大的阵列时，现代工业过程的可扩展性是必不可少的，例如用于小型量子模拟器
第二，在制作量子计算机时，你需要一个二维阵列，你需要一种将外部世界连接到每个量子位的方法
如果每一个量子位有4-5个连接，你很快就会有不切实际数量的线从低温装置中出来
但我们设法展示的是，每个电子可以有一个门，你可以用同一个门阅读和控制
最后，使用这些工具，我们能够在阵列周围以可控的方式移动和交换单个电子，这本身就是一个挑战
" 二维阵列可以控制误差 控制设备中出现的错误本身就是一个章节
我们今天使用的计算机会产生大量的错误，但它们会通过所谓的重复代码得到纠正
在传统的计算机中，信息可以是0或1
为了确保计算的结果是正确的，计算机重复计算，如果一个晶体管出错，通过简单的多数就可以纠正
如果在其他晶体管中执行的大多数计算指向1而不是0，则选择1作为结果
这在量子计算机中是不可能的，因为你不能精确复制一个量子位，所以量子纠错以另一种方式工作:最先进的物理量子位还没有低错误率，但是如果有足够多的物理量子位组合在二维阵列中，可以说它们可以相互制约
这是现在实现的二维阵列的另一个优点
这个里程碑的下一步 尼尔斯·玻尔研究所实现的结果表明，现在可以控制单个电子，并在没有磁场的情况下进行实验
所以下一步将是在磁场中寻找自旋——自旋信号
这对于在阵列中单个量子位之间实现单个和两个量子位门是至关重要的
理论表明，少数单个和两个量子比特门，称为一套完整的量子门，足以实现普遍的量子计算
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