今天最好的量子计算机只有不到100个量子比特(qubits)，但未来的量子计算应用可能需要数百万量子比特或更多。无论量子比特是由俘获离子、超导体、量子点还是其他技术制成，为这么多量子比特寻找空间都将是棘手的。此外，随着量子比特数量的增加，控制和连接它们所需的布线数量也会增加。所有这些电线都会产生热量，会使量子计算机更容易出错。

为了应对这些挑战，澳大利亚新南威尔士大学(UNSW)的Ensar Vahapoglu及其同事开发了一种原型设备，该设备用介质谐振器代替导线，它位于含有硅量子点的芯片正上方。这些纳米大小的粒子有一个由半导体材料制成的外壳和内核，它们具有诸如电子固有自旋及其相关磁矩等量子特性，使它们能够充当量子比特。

新南威尔士大学团队的设计节省了宝贵的空间，它在整个芯片上提供了均匀的磁场，从而可以同时控制所有量子点中的电子自旋。它需要用到的功率更少，所以产生的热量也更少。

这种设计的新颖之处在于硅芯片技术，因为量子点形成在一个非常小的结构上，充当了电子的“巢穴”。这使研究人员可以通过均匀磁场直接控制电子自旋特性(即所谓的自旋相干控制)来保持量子点的自旋态。

通过构建这个设备，Vahapoglu和其团队将容纳和操纵他们量子比特架构所需的空间减少了许多数量级。为了充分利用新的量子比特设计，他们还确定了几个可以改进的地方。一种是为包含量子点的集成芯片使用不同的基板，以显着降低观察相干控制的功率需求；另一个是提高介质谐振器的品质因数。

改进这些地方将提高相干时间(即量子比特保持所有可能态叠加的时间)，这样它们就可以使用其全局控制方案实现量子门操作。Vahapoglu表示，一旦他们实现了这一目标，他说：“我们相信硅自旋量子比特将成为量子处理器领先平台宝座的更强大挑战者。”（编译:Qtech）