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 據(jù)來(lái)自劍橋大學(xué)的消息，該校研究人員發(fā)現(xiàn)了能夠控制半導(dǎo)體量子點(diǎn)中原子核排列的方法，從而為開(kāi)發(fā)量子存儲(chǔ)器找到了解決辦法。

量子點(diǎn)是由數(shù)千個(gè)原子組成的晶體，每一個(gè)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(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室阿塔圖雷教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，正在利用量子物理學(xué)和光學(xué)原理，來(lái)研究探索量子計(jì)算、傳感性及其在通信領(lǐng)域的應(yīng)用。目前他們對(duì)目標(biāo)量子組合進(jìn)行連貫性刺激導(dǎo)致了量子多體現(xiàn)象，創(chuàng)造出能夠制造存儲(chǔ)量子信息存儲(chǔ)器的機(jī)會(huì)。

研究顯示，到目前為止，在自旋量子位元和目標(biāo)量子組之間一個(gè)確定的共格界面仍然難以捉摸。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，研究人員首先使用一個(gè)電子，將半導(dǎo)體量子點(diǎn)中觀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(xué)方法來(lái)觀察單個(gè)量子化電子-原子核的自旋態(tài)轉(zhuǎn)變；最后，對(duì)自旋波中單個(gè)集體核自旋進(jìn)行相干光旋轉(zhuǎn)。這些努力使得每個(gè)量子點(diǎn)自旋量子位成為本地存儲(chǔ)器的基礎(chǔ)，并為孤立的多體系統(tǒng)的量子工程提供了一個(gè)固體平臺(tái)。

“量子點(diǎn)提供了一個(gè)理想的界面，由光線作為介導(dǎo)，可以控制和利用個(gè)體互動(dòng)旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。”阿塔圖雷說(shuō)，原子核可以從電子中隨機(jī)”竊取“信息的現(xiàn)象是可以得到利用的。事實(shí)上，當(dāng)研究人員利用激光技術(shù)將原子核“冷卻”到小于1毫開(kāi)爾文(milliKelvin)，來(lái)探索電子和成千上萬(wàn)原子核之間的相互作用時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)可以控制并操縱成千上萬(wàn)個(gè)原子核整齊地形成一個(gè)單體，證明量子點(diǎn)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(chǔ)器件那樣用于存儲(chǔ)量子信息。研究還證明，在量子點(diǎn)中，存儲(chǔ)元件自動(dòng)存在于每個(gè)量子位中。

主要研究人員甘高夫博士說(shuō)，這一發(fā)現(xiàn)將重新引起人們對(duì)半導(dǎo)體量子點(diǎn)的興趣，讓我們有了研究量子模擬復(fù)雜系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的工具。“這是量子點(diǎn)研究的一個(gè)重大突破，無(wú)論對(duì)量子記憶，還是對(duì)基礎(chǔ)研究來(lái)說(shuō)都是如此。”