最近，科學(xué)家利用量子空穴法破解了量子比特穩(wěn)定運(yùn)行的問題，這將對(duì)構(gòu)建穩(wěn)定的量子比特陣列及量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展起著重要作用。
量子比特(Qubit)是量子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最小的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單位，類似于經(jīng)典計(jì)算過程中的比特。目前，較為流行的制造量子比特的一種方法，就是利用電子的“自旋”特性（可以指向上方或下方）。
但是，量子運(yùn)行的不穩(wěn)定性一直困擾著科學(xué)界，這也讓量子技術(shù)達(dá)不到投入量產(chǎn)的成熟狀態(tài)。之前，學(xué)界一直認(rèn)為制造量子比特的一種方法是利用電子的自旋，而為了使量子計(jì)算機(jī)盡可能的快速運(yùn)轉(zhuǎn)和節(jié)約能耗，往往操作它們的是普通電極的電場(chǎng)。
雖然自旋一般情況下不會(huì)與電場(chǎng)直接進(jìn)行相互作用，但在一些材料中，自旋會(huì)與電場(chǎng)進(jìn)行間接相互作用，這一現(xiàn)象被稱為“自旋軌道相互作用”。當(dāng)這種相互作用很強(qiáng)時(shí)，任何運(yùn)行速度的提高都會(huì)被認(rèn)為被相干性的損失所抵消。
也就是說，如果電子與實(shí)驗(yàn)室中施加的電場(chǎng)進(jìn)行相互作用，那么在波動(dòng)的電場(chǎng)（通常稱為“噪聲”）中，這些電子上的量子信息就會(huì)被破壞掉。然而，最新的研究表明，使用“空穴法”這種擔(dān)心是不必要的。
近日，澳大利亞研究委員會(huì)未來(lái)低能電子技術(shù)卓越中心（FLEET）、量子計(jì)算與通信技術(shù)卓越中心（ARC Center）、以及不列顛哥倫比亞大學(xué)的研究人員通過孔優(yōu)化操作，在操作速度和信息一致性方面取得權(quán)衡，進(jìn)而擴(kuò)大微型量子計(jì)算機(jī)中的量子比特規(guī)模。
“空穴”可以被視為去掉一個(gè)電子，其行為類似于帶正電的電子。以此方式，可以使量子比特變得堅(jiān)固，從而能夠抵抗源自固體本底的電荷波動(dòng)。另外，量子比特對(duì)噪聲最不敏感的“最佳位置”，也是它達(dá)到最快運(yùn)行速度的位置，這也就意味著這個(gè)位置上的量子信息可以被最長(zhǎng)時(shí)間的保留。
量子比特對(duì)這種噪聲最不敏感的點(diǎn)，也是它能夠以最快速度運(yùn)行的關(guān)鍵。通過這種方式，量子比特在面對(duì)源自固體背景的電荷波動(dòng)時(shí)，具有不錯(cuò)的魯棒性。這一理論對(duì)于構(gòu)建穩(wěn)定的比特陣列以及發(fā)展微型量子計(jì)算機(jī)提供了重要策略。
