利用计算机芯片技术是构建量子计算机的优势之一 ，该量子计算机使用由半导体量子点承载的量子比特 ，量子点即微小的电荷 “岛屿”，可通过电极进行操控 。然而 ，要扩展到大量子比特数量面临的一个挑战是所需的单个电极数量 。现在 ，荷兰代尔夫特理工大学的亚历山大·伊夫列夫及其同事展示了一种无需势垒栅极的方法 ，势垒栅极是一种曾被认为连接每对相邻量子点所需的电极 。研究人员表示 ，使用这种新方法可以增加芯片上的量子比特数量 ，从而提高固态量子处理器的实用性 。
在双量子比特操作中 ，量子比特可被视为处于由势垒隔开的势阱中的量子粒子 。控制这个势垒的高度是操作的关键 ，在常规设计中 ，高度由施加到位于两个量子点之间的势垒栅极上的电压设定 。芯片对于每对相邻的量子点都需要一个这样独立控制的势垒栅极 ，并且对于每个量子点还需要一个所谓的柱塞栅极 ，以控制每个量子比特势阱的深度 。
伊夫列夫及其同事表明 ，他们无需控制势垒栅极就能执行双量子比特操作 。他们没有直接改变势垒高度 ，而是通过使用柱塞栅极改变势阱的相对深度来达到类似效果 。研究人员还表明 ，他们的方案不会显著降低量子比特相干性 ，量子比特相干性是量子信息处理的一项基本属性 。
大卫·埃伦斯坦 ，《物理杂志》高级编辑 。
参考文献 ：
A. S. 伊夫列夫 ，“无需单个势垒栅极操作半导体量子比特”，《物理评论X》第15卷 ，031042（2025年） 。