麻省理工學院(MIT)的研究人員，開發了一種利用鑽石的微觀薄片中的原子級缺陷製造與整合「人造原子」的方法， 再藉由光子電路的連接， 產生目前規模最大的量子晶片。
根據光電協進會（PIDA）的觀察，MIT 的這項成果無疑是發展可擴充尺度量子處理器的轉捩點，由於建造量子電腦將需要數百萬計的量子處理器， 這項新的研究證明了擴充處理器規模的可行方法。
光電協進會表示，傳統電腦使用0 和1 表示的位元來處理與儲存
訊息， 量子電腦使用量子位元（ 可以同時表示0、1 或兩者的qubi t）
來操作。這種奇怪的特性使量子計算機可以同時執行多個計算， 因此
有辦法解決傳統電腦難以解決的問題。
新量子晶片中的量子位元是由鑽石中的缺陷製成的人造原子，可以用可見光和微波來驅使它們發出攜帶量子訊息的光子。根據MIT 的Englund 教授所描述的過程是一種混合方法， 其中包含多個鑽石量子位元的「量子小晶片(Quantum chiplet )」被精確地放置在氮化鋁光子積體電路上。Englund及其同事利用這個混合方法建構了一個128 量子位元的系統， 這是迄今為止最大的人造原子光子晶片。
量子小晶片中的人造原子由鑽石的顏色中心（ 簡稱為色心）， 鑽石的碳晶格中相鄰的碳原子缺失的缺陷組成，它們的空間由不同的元素填充或保留為空格。在MIT 所製造的小晶片中，替換元素是鍺和矽。每個色心擔任原子狀態發射器的作用，其自旋狀態可以形成一個量子位元。人造原子發出帶有光或光子的彩色粒子，這些粒子攜帶著量子位元表示的量子訊息。
鑽石色心構成了良好的固態量子位元，不過平台的瓶頸實際上是如何建構可擴展至成千上萬量子位元的系統。人造原子在固態晶體中，會因為像是相干時間一類的因素而影響重要的量子性質。此外， 晶體內部的變化會導致量子位元彼此不同， 因此很難將小晶片特性複製。
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July 26, 2020 at 09:11AM
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