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高性能量子计算的基石,世界上最纯净的硅纯度有多高?

2024-05-09 17:49:44 综合报道 阅读:
最近,英国曼彻斯特大学与澳大利亚墨尔本大学的研究人员在超纯硅领域取得了重大突破,他们开发出一种新技术,能够制造出世界上最纯净的硅···

量子计算机可以在几小时或几分钟内解决一些传统或“经典”计算机,甚至超级计算机,需要几个世纪才能解决的问题,但量子计算机中的量子比特很容易受到各种因素的影响,即使是在接近绝对零度(-273℃)的环境中,当前的量子计算机也只能在极短的时间内保持无差错的相干性。M3vednc

而制造高质量硅量子比特的能力在一定程度上受到所用硅原材料纯度的限制,因此超纯硅是构建高性能量子比特设备的关键之一。最近,英国曼彻斯特大学与澳大利亚墨尔本大学的研究人员在超纯硅领域取得了重大突破,他们开发出一种新技术,能够制造出世界上最纯净的硅。M3vednc

M3vednc

技术示意图M3vednc

硅是当今信息技术行业的关键材料,它的来源丰富、用途广泛,在量子计算的应用中我们需要的是硅的同位素硅-28,但即使是天然的硅也会含有约4.5%的硅-29。 由于硅-29的每个原子核中都有一个额外的中子,它就像一个微小的磁铁,会破坏量子相干性并产生计算错误。M3vednc

为此,研究人员通过将纯硅-28的聚焦高速光束射向硅芯片,逐渐取代芯片中的硅-29原子,从而将硅-29的含量从4.5%减少到百万分之二(0.0002%)。此前墨尔本大学的研究团队曾使用纯度相对较低的硅材料制造了一款量子计算设备,并创造了30秒单量子比特相干性的世界纪录。M3vednc

而研究团队的下一个目标是利用这种新材料证明他们可以同时维持多个量子比特的量子相干性,因为对于某些应用来说,一台只有30个量子比特的可靠量子计算机就能拥有超过当今超级计算机的性能。M3vednc

责编:Ricardo
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