大阪大学科学与工业研究所(SANKEN)的科学家们演示了在半导体量子点上读取由三个或四个电子组成的自旋极化多电子态。通过利用量子霍尔效应引起的自旋滤波，研究人员能够改进以前只能轻松读取两个电子的方法。这项研究工作可能会导致开发出基于多电子高自旋态的量子计算机。

尽管在过去的75年里，计算机的能力已经增长到几乎无法想象的地步，但即使是当今最快的机器，其运行的基本原理也与最初的房间大小的真空管计算机相同，它们的信息仍然是基于电子的电路来处理的。然而，计算机制造商正迅速达到摩尔定理的物理极限，而量子计算等新方法尚未准备好取代它们。一种有前途的方法是利用电子的固有磁矩，它被称为“自旋”，但研究已证明控制和测量自旋的值是非常具有挑战性的。

现在，由大阪大学领导的一组研究人员演示了如何读出限制在微小量子点(由镓和砷制成)中的多个电子的自旋态。量子点就像人造原子，其特性可以由科学家通过改变它们的大小或结构来​​调整。然而，随着俘获电子数量的增加，能级差距通常变得更小且更难以解决。

为了克服这个问题，该团队利用了一种被称为量子霍尔效应的现象。当电子被限制在二维空间并受到强磁场的影响时，它们的状态会被量子化，因此它们的能级只能具有某些特定值。该论文第一作者Haruki Kiyama说：“以前的自旋读出方法只能处理一个或两个电子，但利用量子霍尔效应，我们能够解析多达四个自旋极化电子。”

为了防止热波动的干扰，实验在大约80mK的极低温度下进行。资深研究员Akira Oiwa说：“这种读出技术可能会为具有多电子自旋态的、更快更高容量的、基于自旋的量子信息处理设备铺平道路。”（编译:Qtech）