最近幾天，美國加州理工學院研究員Christina Psaroudaki和南洋理工大學教授克里斯特斯帕納戈普洛斯提出了將柱頭作為量子比特的想法，并表示其在實用性和可擴展性方面具有優(yōu)勢。

研究論文發(fā)表于當?shù)貢r間8月4日《物理評論快報》，題目為《Skyrmion Qubits: A New Class of Quantum Logic Elements Based on Nanoscale Magnetization》。

量子計算有望通過量子力學的固有特性，大幅提升計算能力，超越如今的超級計算機在接受《The Paper》記者獨家采訪時，Psaroudaki表示，量子計算機是基于量子位的，量子位是由物理系統(tǒng)的特殊量子態(tài)來表示的與經(jīng)典比特的0或1不同，量子比特也可以處于所謂的疊加態(tài)——，即0和1都存在為了實現(xiàn)量子計算機，目前正在尋找許多不同的候選人

論文表明，量子計算的核心是由原子，離子或電子等非常小的粒子組成的量子比特目前，超導電路是噪聲中等規(guī)模量子計算方案的領(lǐng)導者之一，其尺寸是宏觀的，但具有完美的量子特性雖然超導量子已經(jīng)取得了很大的進展，但仍然存在很大的挑戰(zhàn)，尤其是在控制和可擴展性方面

在磁性材料中，當局部原子的自旋取向發(fā)生偏離時，就會產(chǎn)生一種具有渦旋結(jié)構(gòu)的準粒子，稱為磁性斯蒂格曼這種準粒子的性質(zhì)通?？梢杂猛負潆姾苫蚵菪葋砻枋?/p>

Smirnon有1/2自旋，因此可以用作量子比特由于其良好的穩(wěn)定性，可操作性和可測性，可以作為量子計算的邏輯量子比特所謂邏輯量子位是指能夠邏輯一致地實現(xiàn)量子位功能的單元，物理偏差和失效概率影響不大國盾量子的行業(yè)專家趙玉康告訴本報記者

磁思明可以非常小，達到納米級，而且它是下一代信息存儲和邏輯技術(shù)的候選磁斯米爾學是一個涉及經(jīng)典斯米爾農(nóng)自旋電子學發(fā)展的領(lǐng)域，它已經(jīng)發(fā)展成為一個巨大而活躍的研究領(lǐng)域Psaroudaki說:我們提案的一個重要特點是利用斯米爾農(nóng)領(lǐng)域的知識和最先進的技術(shù)，加速斯米爾農(nóng)量子比特的發(fā)展思明的知識和技術(shù)可以直接利用和轉(zhuǎn)移到我們提出的平臺，并在實用性和可擴展性方面提供優(yōu)勢

史密斯量子比特

Psaroudaki和Panagopoulos提出的方案是利用束縛在磁性納米盤中的穩(wěn)定磁性Stigmans實現(xiàn)量子比特，利用電場連接不同的磁性納米盤。

通過施加電磁場，可以控制磁斯蒂格曼量子化能譜中的離散能級，從而改變不同能級之間的螺旋度，這兩個能級可以編碼為此外，可以通過調(diào)節(jié)電磁場來控制量子比特的相干時間在該設(shè)計方案中，相鄰磁性納米盤的量子位也可以相互耦合，從而實現(xiàn)兩位量子門操作最后，利用高靈敏度磁力儀可以完成量子信息的讀取操作

國內(nèi)量子團隊的一名成員向《The Paper》記者詳細介紹了這項研究中的磁gmin是如何用于量子計算的他說，這篇文章利用磁粒的準粒子中XY平面的自旋旋轉(zhuǎn)角，以及這個自由度的量子化來進行量子計算根據(jù)參數(shù)不同，分為兩種鉆頭理論設(shè)計

第一種是用Z方向自旋分量與平衡態(tài)的偏差來編碼量子比特狀態(tài)，0或1的偏差分別代表量子比特的0或1狀態(tài)這種設(shè)計類似于超導比特中的電荷量子比特，它使用島上的電荷數(shù)量來編碼比特狀態(tài)二是利用XY平面自旋的旋轉(zhuǎn)角度對量子比特狀態(tài)進行編碼兩個方向相反的角度分別代表量子位的0態(tài)或1態(tài)這種設(shè)計類似于超導比特中的磁通量比特，量子比特由順時針和逆時針電流編碼成員代表

Psaroudaki說，因為斯蒂格曼可以被電場和磁場操縱，所以多個斯蒂格曼量子比特的屬性是可配置的，并且可以被優(yōu)化這包括邏輯量子位狀態(tài)和量子位壽命，這對實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的量子位非常重要，可以執(zhí)行各種邏輯運算我們的工作表明，作為量子處理器的邏輯元件，Smirnson量子比特非常有吸引力，它正在應(yīng)對量子比特技術(shù)——控制和可擴展性的關(guān)鍵挑戰(zhàn)

本文表明，微波場的可擴展性，可控性，工作時標和非易失性讀出技術(shù)相結(jié)合，使得Smirnon量子比特作為量子處理器的邏輯元件具有吸引力。

目前，Psaroudaki和Panagopoulos已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾種候選材料，可以用來設(shè)計人工可控的磁性Smirnon量子比特他們預測，伴隨著研究的發(fā)展，未來會出現(xiàn)越來越多的材料來實現(xiàn)這種磁性斯蒂格曼量子比特

在談及Smirnko在量子計算領(lǐng)域的前景和挑戰(zhàn)時，Psaroudaki表示，我們的工作處于兩個不相關(guān)的研究方向的交匯點:——量子位場和Smirnko場前者旨在開發(fā)量子計算機，而后者旨在設(shè)計基于磁性斯米爾恩科的未來自旋電子器件我們的想法在西格爾電子和納米磁性領(lǐng)域引入了一個新的方向，并為量子計算開辟了一條尚未開發(fā)的道路當前的挑戰(zhàn)是實用性，即為特定功能設(shè)計架構(gòu)

本文在二維磁性材料上構(gòu)造量子比特，在物理上確實很有意義，開創(chuàng)了量子計算的新實現(xiàn)方法。但是因為這是一篇比較理論的文章，

，單比特自身狀態(tài)，單比特操縱，比特間耦合，比特狀態(tài)讀取的討論還停留在物理層面上，沒有到實際設(shè)計層面上前述國內(nèi)量子計算團隊成員表示

趙于康表示，該論文的工作是實驗了單個斯格明子的邏輯門操控能力，是一條新的量子計算可能路線，但距離實現(xiàn)還有差距，比如尚未實現(xiàn)擴展到多個斯格明子的耦合，邏輯量子比特所需的確定性操控和長時間保持能力驗證還不充分。