中科大研究團(tuán)隊(duì)又破半導(dǎo)體量子芯片世界紀(jì)錄

從中國科技大學(xué)獲悉，中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室郭國平教授半導(dǎo)體量子芯片研究組及其合作者又破世界紀(jì)錄，通過實(shí)驗(yàn)成功實(shí)現(xiàn)世界上最快速量子邏輯門操作，取得半導(dǎo)體量子芯片研究的重要突破。

眾所周知，世界上第一臺計(jì)算機(jī)埃尼亞克占地170平方米，功率達(dá)174千瓦，可是其運(yùn)算速度還不如普通計(jì)算器。隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，電子產(chǎn)品的尺寸越來越小，晶體管集成度越來越高，單個(gè)晶體管的尺度也越來越小，由尺寸效應(yīng)等導(dǎo)致的量子效應(yīng)也越來越明顯。

據(jù)介紹，由摩爾定律推算，大概到2020年，每個(gè)晶體管將小到只有一個(gè)電子。此時(shí)單個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)將滿足微觀世界中量子力學(xué)的物理規(guī)律。信息的這種量子化趨勢將極大地影響未來信息處理中的編碼方式、運(yùn)算規(guī)律和讀取方式等各個(gè)環(huán)節(jié)，甚至徹底改變目前半導(dǎo)體信息產(chǎn)業(yè)的格局。

郭國平教授介紹，研究組從可大規(guī)模集成化的半導(dǎo)體單電子晶體管的設(shè)計(jì)制備出發(fā)，在砷化鎵鋁異質(zhì)結(jié)中制備出一種集成了雙路量子探測通道的柵型雙量子點(diǎn)復(fù)合結(jié)構(gòu)，并且通過調(diào)節(jié)加載在柵電極上電秒沖的高度和寬度，成功實(shí)現(xiàn)了世界上最快速的皮秒量級單比特超快普適電控量子邏輯門，比國際上公開報(bào)道的電控半導(dǎo)體邏輯門的運(yùn)算速度提高近兩個(gè)數(shù)量級，相關(guān)研究成果發(fā)表在最新一期權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然通訊》上。

更快和更大規(guī)模的集成始終是芯片技術(shù)的核心夢想。郭國平教授說，更快的量子邏輯門操作，才有可能將量子計(jì)算從小規(guī)模的實(shí)驗(yàn)室演示推向真正的實(shí)用化。