科学家们运用多体物理将量子点转机为可推广的、褂讪的量子节点。
通过将核自旋纠缠到“暗态”，他们创造了一种量子寄存器，大要高保真地存储和检索量子信息。这一飞跃使量子会聚更接近本质，为通讯和意料开启了新的可能性。
量子会聚的新冲破
发表在《当然物理学》上的这项盘问引入了一种新式的光蚁合量子比特 —— 这是开发需要褂讪、可推广和可相宜量子节点的量子会聚的重要一步。
量子点是由量子力学推导出的具有独有光学和电子特色的纳米级结构。它们照旧用于夸耀屏和医学成像等时间，由于大要辐照单光子，它们在量子通讯中引起了东谈主们的镇静。
“这一冲破讲授了多体物理学在校正量子器件方面所具有的力量。”
Mete Atatüre
然而，构建有用的量子会聚需要的不单是是光子辐照。他们还需要褂讪的量子比特，不错与光子互相作用，并在腹地存储量子信息。这项盘问运用量子点内的原子自旋，将它们用作大要永劫候存储信息的多体量子寄存器。
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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辘集 —— 这里指的是量子点里面的核自旋 —— 它们的集体举止产生了新的、表现的特色，而这些特色在单个组件中是不存在的。通过使用这些集体气象，盘问东谈主员创造了一个强大且可推广的量子寄存器。
剑桥大学的盘问小组与林茨大学的共事密切衔尾，班师地将13000个核自旋回荡为一种被称为“暗态”的集体纠缠态。这种暗态减少了与环境的互相作用，导致更好的沟通性和褂讪性，并行为量子寄存器的逻辑“零”气象。
他们引入了一个互补的“一”气象，行为一个单一的核磁振子激勉 —— 一种代表沟通波状激勉的表象，触及一个核自旋翻转在核系综中传播。总之，这些气象使量子信息大要以高保真度被写入、存储、检索和读出。
盘问东谈主员用一个完满的操作周期讲授了这少许，杀青了近69%的存储保真度和跳动130微秒的沟通时候。这是量子点行为可推广量子节点上前迈出的重要一步。
开释量子点的后劲
“这一冲破讲授了多体物理学在转机量子器件方面的力量，”该盘问的共同主要作家、卡文迪什实验室的物理学教师Mete Atatüre说。“通过克服永恒存在的局限性，咱们展示了量子点怎样行为巨额子比特节点，为量子会聚在通讯和散布式意料中的应用铺平了谈路。在2025年海外量子年，这项责任还凸显了卡文迪什实验室在杀青量子时间远景方面获得的变调推崇。”
这项责任代表了半导体物理学、量子光学和量子信息表面的独有结合。盘问东谈主员运用先进的甘休时间在砷化镓（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。
克服永恒存在的挑战
“通过应用量子反映时间和运用GaAs量子点的显赫均匀性，咱们照旧克服了由不受甘休的核磁互相作用引起的永恒挑战，”该方法的共同主要作家、量子时间副教师Dorian Gangloff解释说。“这一冲破不仅将量子点开发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表象掀开了一个强大的平台。”
量子系念领路聚的异日
瞻望异日，剑桥团队的方针是通过改进他们的甘休时间，将他们的量子寄存器存储信息的时候延迟到几十毫秒。这些改进将使量子点适衔尾为量子中继器中的中间量子存储器，量子中继器是蚁合长途量子意料机的关键组件。
这一自利自为的方针是他们与林茨和其他欧洲衔尾伙伴衔尾的新QuantERA基金MEEDGARD的要点，旨在运用量子点推动量子存储时间。他们现在的盘问得到了EPSRC、欧盟、好意思国舟师盘问办公室和英国皇家学会的支撑。
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