突破！量子点控制方法找到

田学科

2019年02月27日  来源：科技日报

据来自剑桥大学的消息，该校研究人员日前找到了能够控制半导体量子点中原子核排列的方法，从而为开发量子存储器提供了可行途径。

量子点是由数千个原子组成的晶体，每一个原子都与被捕获的电子发生磁相互作用。如果不干涉的话，这种拥有核自旋的电子相互作用，限制了电子作为量子比特（量子位）的作用。剑桥大学卡文迪许实验室阿塔图雷教授领导的研究团队，利用量子物理学和光学原理，研究探索量子计算、传感性及其在通信领域的应用。目前他们对目标量子组合进行连贯性刺激导致了量子多体现象，为制造量子信息存储器带来了可能。

以往研究表明，在自旋量子位元和目标量子组之间一个确定的共格界面仍然难以捉摸。在这项新实验中，研究人员首先使用一个电子，将半导体量子点中原子核自旋组合冷却到原子核边带分解态；然后采用一种全光学方法来观察单个量子化电子—原子核的自旋态转变；最后，对自旋波中单个集体核自旋进行相干光旋转。这些努力使得每个量子点自旋量子位成为本地存储器的基础，并为孤立的多体系统的量子工程提供了一个固体平台。

“量子点提供了一个理想的界面，由光线作为介导，可以控制和利用个体互动旋转的动力学系统。”阿塔图雷说，原子核可以从电子中随机“窃取”信息的现象是可以得到利用的。事实上，当研究人员利用激光技术将原子核“冷却”到小于1毫开尔文，来探索电子和成千上万原子核之间的相互作用时，他们发现可以控制并操纵成千上万个原子核整齐地形成一个单体，证明量子点中的原子核可以与电子的量子位交换信息，并且可以像存储器件那样用于存储量子信息。研究还证明，在量子点中，存储元件自动存在于每个量子位中。

主要研究人员甘高夫博士说，这一发现将重新引起人们对半导体量子点的兴趣，并提供了研究量子模拟复杂系统动力学的工具 （田学科）