日前，加拿大科学技术研究所（IST）领导的法国科学团队成功建立了空穴载流子量子位。在弱磁场环境下，该量子位可高速操作并保持较长时间，将来有望造出结合半导体和超导体的新型量子计算机。
载流子量子位被觉得是建立量子处理器的最有希望的候选者之一，但仍需克服巨大的挑战。其中的关键是建立稳定的量子位，它是量子计算机的基本单元。
近来，该研究所的卡萨罗斯小组在乎大利、德国和意大利的团队成员帮助下，通过一项实验展示了她们怎么控制固体中一个空穴载流子量子位，从而找到一种新的、有前途的量子位系统。相关成果发表在近期的《自然·材料》杂志上。
研究人员是在所谓空穴载流子的帮助下完善的量子位。电子空穴指的是在原子或原子晶格中，电子在可能存在的位置上出现空缺。因为周围电子可以弥补这个空穴，同时在原位置形成一个新的空穴，所以看上去好似是空穴在联通一样。
论文第一作者、该研究所的达尼尔·吉罗维茨解释说，我们欧洲的朋友将不同的硅和锗层叠在一起，长度仅为几纳米。这使我们能否锁定中间含锗层的空穴。在表面层，我们放置了称为门的细电缆线，通过施加电流来控制空穴的运动。带正电的空穴对电流起反应锗与量子通讯，而且可以在锗层内非常精确地联通。
通过这些纳米尺度的控制，研究人员使两个空穴彼此紧靠，便于从它们互相作用的载流子中形成一个量子位。因此她们创新了方式，将整个实验放在磁场中。吉罗维茨和同学除了可以联通空穴，还可以改变它们的属性。在不到10毫特斯拉的磁场硬度下，从两个互相作用的空穴载流子中创建了量子位。与其他类似的量子位相比，这是一个很弱的磁场，前者通常须要起码强十倍的磁场。
这种空穴载流子量子位很有前景锗与量子通讯，高达每秒1亿次的处理速率和历时150毫秒的寿命，使它们非常适宜量子估算。一般研究人员必须在这种特点之间作出妥协，但如今这些新的设计将这两种优势结合在一起。吉罗维茨说：“通过使用锗层，可以减少所需的磁场硬度，容许我们将量子位与一般遭到强磁场抑制的超导体结合。”这使研究人员才能建立结合半导体和超导体的新型量子计算机。