能够限制单个电子的器件被视为量子信息系统的潜在构建模块之一，但要实现稳定的信息处理，电子所承载的量子态必须尽可能免受外部干扰。日本理化学研究所（理研）量子计算中心研究人员近日报告称，编码在量子点中的量子信息会受到邻近量子点的负面影响；相关结果发表于《Physical Review Applied》，对量子点量子信息器件的开发具有意义。
量子点量子比特与密集集成带来的问题
量子计算机以量子比特处理信息。研究人员指出，如果电子能够被有效隔离并实现精确控制，其可作为一种具有潜力的量子比特平台。量子点是实现电子控制的一种方式：这类微小结构利用电极尖端之间相距仅几十纳米所形成的电场来捕获带电粒子。
不过，量子点要具备实用价值，需要能够在较长时间内保存量子信息，而量子态本身较为脆弱，容易受到外界扰动。理研团队在论文中表示，当大量量子点在电路中紧密排列时，这一问题会进一步加剧，而在构建功能完善的量子计算机时，量子点的密集集成被认为难以避免。
研究团队负责人小林孝志表示，实验结果使硅量子计算研究社区注意到量子电路中电子重新排列所带来的影响，并称这一认识有助于推动实现具备适当量子纠错码的大规模硅量子计算机。
微磁体提升可控性同时引入串扰风险
研究人员介绍，其构建的量子比特结构中包含微磁体，使电子对电场变化高度敏感，从而可以通过对量子点电极施加电压的微小调整来实现对电子的控制。
但团队同时指出，这种敏感性也会带来副作用：当邻近量子点中的电子在微磁体磁场中移动时，会产生电场，进而改变量子比特的能量并对量子信息造成干扰。
首次直接测量能量偏移并评估影响
理研团队称，他们首次对上述由电荷引起的能量偏移进行了直接测量。测量结果显示，如不加以妥善处理，该能量偏移足以导致显著的量子比特错误率。
小林表示，下一步将开发方法以抵消或避免这种电荷引起的能量偏移影响；同时，团队也希望将该能量偏移作为一种新型量子比特操作的资源加以利用，并认为这可能为硅自旋量子比特相较其他量子比特平台带来独特优势。
