近日，根据一篇发表在Nature合作期刊《npj Quantum Information》上的论文，一项新的研究提出了制作空穴自旋轨道量子位并扩展到微型量子计算机的解决方案。它解决了量子计算操作速度、相干权衡问题，这可能是建造比当今最强大经典计算机还要强大的量子计算机的诀窍。

制备初态量子位其中的一种方法是使用电子的“自旋”，自旋可以指向上方或下方。为了使量子计算机尽可能快和高效地运行，研究人员希望使用普通电极施加的电场来操作量子计算机。自旋与电场的相互作用称为自旋轨道相互作用，这一理论可以追溯到爱因斯坦的相对论。尽管自旋通常不会与电场发生“交谈”，但在某些材料中自旋可以与电场间接产生相互作用，而这种材料目前是量子计算研究中的热门。

量子计算研究人员最担心的问题是，当这种相互作用很强时，任何运行速度的提高都会被相干性的损失（本质上是我们可以保留量子信息多长时间）所抵消。如果电子开始与电极施加的电场进行对话，这意味着它们也将暴露在任何材料都有的波动电场（通常称为“噪声”）中，由于这些不需要的噪声的存在，这些电子脆弱的量子信息将会被破坏。 

这一新理论研究指出，使用空穴方法可以解决上述问题。空穴可以被视为缺乏电子、其行为又类似于带正电的电子。使用此方式可以使量子比特变得坚固，它能抵抗源自固体本身带有的电荷波动。而且，量子位对这种噪声最不敏感的“最佳位置”也是可以最快操作的位置。该研究还预测，由空孔组成的每个量子位中都存在这样的位置点，达到这些点将有助于长时间保存量子信息。

另外研究人员还提供了“扩展”量子位的策略，即构建可以用作微型量子计算机的量子位“阵列” 。量子计算与通信技术中心（CQC2T）的Sven Rogge教授说：“这一理论预测对于扩大量子处理器至关重要，而且已经进行了首次实验”。这是令人鼓舞的，尤其这些实验都建立在牢固的理论基础上，空穴量子比特的前景确实一片光明。（编译/Rainet）