梨花女子大学IBS量子纳米科学中心(QNS)的研究人员在量子信息科学领域取得了突破性的进展。他们与来自日本、西班牙和美国的团队合作，创造了一个新的电子自旋量子比特平台，实现了在一个表面上将原子一个一个地进行了组装。有关这一进展的论文被发表在《科学》杂志上。

与以前只能控制表面上单个量子比特的的原子量子器件不同，QNS的研究人员成功地展示了同时控制多个量子比特的能力，从而实现了单量子比特、双量子比特和三量子比特门的应用。

量子比特是量子信息的基本单位，是量子计算、传感和通信等量子应用的关键。QNS研究员之一的Soo-hyon Phark强调了这个项目的意义。他说："到目前为止，科学家们只能在表面上创建和控制单个量子比特，这是朝着多量子比特系统迈出的重要一步。”

QNS在Yujeong Bae、Phark和Heinrich Andreas主任的领导下，开发了这个新颖的电子自旋量子比特平台，该平台由放置在薄绝缘体原始表面上的单个磁性原子组成。这些原子可以使用扫描隧道显微镜(STM)的尖端进行精确定位，并在电子自旋共振(ESR-STM)的帮助下进行操作。

这种原子尺度的控制使研究人员能够连贯地操控量子态。他们还创造了控制远程量子比特的可能性，这为在无缺陷的环境中扩展到数十或数百个量子比特开辟了道路。

Bae指出：“我们现在可以同时控制表面上多个单个原子的量子态，这真是令人惊奇。”电子自旋量子比特平台的原子级精度允许远程操作原子来单独执行量子比特操作，而无需移动STM的尖端。

电子自旋量子比特平台的这项研究展示了它与其他量子比特平台(如光子设备、原子和离子阱以及超导设备)的重大区别。这种基于表面的电子自旋方法的独特优点之一是可以获得无数的自旋种类以及可以精确组装出各种二维几何形状。

展望未来，研究人员预计可使用这些精确组装的原子架构实现量子传感、计算和模拟协议。总而言之，QNS研究人员的工作有望开创量子信息科学的原子尺度控制新时代，并巩固韩国在该领域的全球领先地位。(编译：Tmac)