物理学家们获得了数以千计的半导体原子核 可以同时进行量子舞

量子点是由数千个原子组成的晶体，这些原子中的每一个都与被捕获的电子磁性相互作用。如果单独留在自己的设备上，电子与核自旋的这种相互作用限制了电子作为量子比特 - 量子比特的有用性。

在剑桥卡文迪什实验室的MeteAtatüre教授的带领下，研究人员正在利用量子物理和光学定律来研究计算，传感或通信应用。

“量子点提供了一个理想的界面，由光线介导，可以控制和利用个体相互作用旋转的动力系统，”圣约翰学院院士阿塔图尔说。“因为核子从电子中随机”窃取“了传统上令人烦恼的信息，但我们已经证明我们可以利用它们作为资源。”

剑桥团队找到了一种方法，利用激光将核子“冷却”到小于1毫凯，或者比绝对零温度高千分之一，利用电子和数千个原子核之间的相互作用。然后他们表明他们可以控制和操纵成千上万的原子核，好像它们一致形成一个单体，就像第二个量子比特一样。这证明了量子点中的原子核可以与电子量子位交换信息，并且可以用于存储量子信息作为存储器件。该 成果 被发表在期刊 科学。

量子计算旨在利用量子物理学的基本概念，例如纠缠和叠加原理，以超越当前的计算方法，并可能彻底改变技术，商业和研究。就像经典计算机一样，量子计算机需要处理器，内存和总线来传输信息。处理器是量子比特，可以是捕获在量子点中的电子，总线是这些量子点产生的单个光子，是交换信息的理想选择。但量子点的缺失环节是量子记忆。

阿塔图尔说：“我们不是通过与单个核自旋对话，而是通过激光来获取集体自旋波。这就像一个体育场，你不需要担心谁会在墨西哥波浪中举手，只要有一个集体挥手，因为他们都齐声跳舞。

“然后我们继续表明这些自旋波具有量子相干性。这是拼图中缺失的部分，我们现在拥有为每个量子位构建专用量子存储器所需的一切。“

在量子技术中，光子，量子位和存储器需要以受控的方式相互作用。这主要通过连接不同的物理系统以形成单个混合单元来实现，该混合单元可能是低效的。研究人员已经能够证明，在量子点中，存储元件自动存在于每个量子位中。

Dorian Gangloff博士是该论文的第一批作者之一，也是St John's的研究员。他说，这一发现将重新引起人们对这些半导体量子点的兴趣。Gangloff博士解释说：“这是量子点研究的一个圣杯突破 - 无论是量子记忆还是基础研究; 我们现在有了研究量子模拟精神的复杂系统动力学的工具。“

这项工作的长期机会可以在量子计算领域看到。上个月，IBM推出了世界上第一台商用量子计算机，微软首席执行官表示量子计算有可能“从根本上重塑世界”。

Gangloff说：“量子比特的影响可能是半个世纪之外，但破坏性技术的力量是很难想象我们可能会打开的问题 - 你可以试着把它看作已知的未知因素，但在某些时候你进入了新的领域。我们还不知道它将有助于解决哪些问题非常令人兴奋。“