科学家们运用多体物理将量子点诊治为可推广的、踏实的量子节点。

通过将核自旋纠缠到“暗态”，他们创造了一种量子寄存器，大略高保真地存储和检索量子信息。这一飞跃使量子蚁合更接近履行，为通讯和谋略开启了新的可能性。

量子蚁合的新破裂

发表在《当然物理学》上的这项商榷引入了一种新式的光相连量子比特 —— 这是拓荒需要踏实、可推广和可合适量子节点的量子蚁合的进击一步。

量子点是由量子力学推导出的具有专有光学和电子特质的纳米级结构。它们也曾用于自大屏和医学成像等工夫，由于大略放射单光子，它们在量子通讯中引起了东谈主们的郑重。

“这一破裂讲授了多体物理学在纠正量子器件方面所具有的力量。”

Mete Atatüre

关连词，构建灵验的量子蚁合需要的不单是是光子放射。他们还需要踏实的量子比特，不错与光子互相作用，并在土产货存储量子信息。这项商榷运用量子点内的原子自旋，将它们用作大略万古辰存储信息的多体量子寄存器。

运用多体物理进行量子存储

多体系统指的是互相作用的粒子的结合 —— 这里指的是量子点里面的核自旋 —— 它们的集体活动产生了新的、线路的特质，而这些特质在单个组件中是不存在的。通过使用这些集体情景，商榷东谈主员创造了一个重大且可推广的量子寄存器。

剑桥大学的商榷小组与林茨大学的共事密切配合，奏效地将13000个核自旋升沉为一种被称为“暗态”的集体纠缠态。这种暗态减少了与环境的互相作用，导致更好的关连性和踏实性，并算作量子寄存器的逻辑“零”情景。

他们引入了一个互补的“一”情景，算作一个单一的核磁振子激勉 —— 一种代表关连波状激勉的振奋，触及一个核自旋翻转在核系综中传播。总之，这些情景使量子信息大略以高保真度被写入、存储、检索和读出。

商榷东谈主员用一个完好的操作周期讲授了这少量，完毕了近69%的存储保真度和跳跃130微秒的关连时辰。这是量子点算作可推广量子节点上前迈出的进击一步。

开释量子点的后劲

“这一破裂讲授了多体物理学在诊治量子器件方面的力量，”该商榷的共同主要作家、卡文迪什实验室的物理学教悔Mete Atatüre说。“通过克服始终存在的局限性，咱们展示了量子点如何算作大批子比特节点，为量子蚁合在通讯和离别式谋略中的应用铺平了谈路。在2025年外洋量子年，这项职责还凸显了卡文迪什实验室在完毕量子工夫长进方面获得的更正推崇。”

这项职责代表了半导体物理学、量子光学和量子信息表面的专有结合。商榷东谈主员运用先进的界限工夫在砷化镓（GaAs）量子点中极化核自旋，为适当的量子操作创造了低噪声环境。

克服始终存在的挑战

“通过应用量子响应工夫和运用GaAs量子点的显耀均匀性，咱们也曾克服了由不受界限的核磁互相作用引起的始终挑战，”该面孔的共同主要作家、量子工夫副教悔Dorian Gangloff解释说。“这一破裂不仅将量子点成就为可操作的量子节点，并且为探索新的多体物理和新兴量子振奋掀开了一个重大的平台。”

量子缅念念和蚁合的改日

揣测改日，剑桥团队的看法是通过改进他们的界限工夫，将他们的量子寄存器存储信息的时辰延伸到几十毫秒。这些改进将使量子点适配合为量子中继器中的中间量子存储器，量子中继器是相连汉典量子谋略机的要津组件。

这一自利自为的看法是他们与林茨和其他欧洲配结伙伴配合的新QuantERA基金MEEDGARD的要点九游会J9，旨在运用量子点激动量子存储工夫。他们现在的商榷得到了EPSRC、欧盟、好意思国舟师商榷办公室和英国皇家学会的营救。