日本理化学研究所(RIKEN)的一个团队已将可以纠缠的硅基自旋量子比特的数量从两个增加到三个，这突出了自旋量子比特在多量子比特量子算法方面的潜力。

在执行某些类型的计算时，量子计算机有可能让传统计算机束手无策。它们基于量子比特(或称量子位)，这是传统计算机使用的“比特”的量子等价物。

虽然不如其他一些量子比特技术成熟，但被称为硅量子点微小硅团具有多种特性，使其对实现量子比特非常有吸引力。这些特性包括长相干时间、高保真电气控制、高温操作和可扩展性的巨大潜力。然而，为了有效的连接几个基于硅的自旋量子比特，能够纠缠两个以上的量子比特是至关重要的。

Seigo Tarucha和RIKEN紧急物质科学中心的五位同事现在已经初始化并测量了硅中的三量子比特阵列，它们具有高保真度(量子比特处于预期状态的概率)。他们还将三个纠缠的量子比特组合在一个设备中。

该演示是扩展基于自旋量子比特量子系统能力的第一步。Tarucha解释说：“双量子比特操作足以执行基本的逻辑计算，但三量子比特系统是扩大和实施纠错的最小单位。”

该团队的设备由硅/硅-锗异质结构上的三重量子点组成，并通过铝门进行控制。每个量子点可以容纳一个电子，其自旋向上和自旋向下状态编码一个量子比特。片上的磁铁产生磁场梯度，将三个量子比特的共振频率分开，以便它们可以单独寻址。

RIKEN的研究人员首先通过实现一个双量子比特门来纠缠两个量子比特，这构成一个量子计算设备构建块的小型量子电路。然后他们通过结合第三个量子比特和门实现了三量子比特纠缠。由此产生的三量子比特状态具有88%的非常高的状态保真度，并且处于可用于纠错的纠缠状态。

这个演示只是一个雄心勃勃研究过程的开始，该研究可能会导致大规模量子计算机。Tarucha说：“我们计划使用三量子比特设备演示原始错误校正，并制造具有10个或更多量子比特的设备。然后我们计划开发50到100个量子比特并实施更复杂的纠错协议，这将为十年内研发出大规模量子计算机铺平道路。”（编译:Qtech）