一個(ge) 國際研究團隊通過單個(ge) 電子獲取了新類型的量子比特，使未來數據處理可包括比“0”和“1”更多的基礎要素。此外，以前量子比特僅(jin) 能存在於(yu) 較大的真空腔中，而新量子比特可在半導體(ti) 中生成出來。這代表了量子計算發展進程中一項重要的進展。相關(guan) 研究報告發表在近期出版的《自然·納米技術》雜誌上。

　　科研人員表示，當今數據處理的基礎單元是“0”和“1”比特狀態。處於(yu) 雙通道中一條通道內(nei) 的電子將沿指定的並聯支路前進，每次隻能通過一個(ge) 電子。借助隧道耦合，電子能夠在通道間來回切換，從(cong) 而呈現出兩(liang) 種不同的狀態，事實上電子會(hui) 在兩(liang) 個(ge) 軌道內(nei) 同時飛起，而兩(liang) 種狀態也將重疊。

　　為(wei) 了編碼這些狀態，電子的電荷十分關(guan) 鍵。雖然電子同樣具有其他特性，但電荷才是對於(yu) 量子比特來說確切需要的。從(cong) 比特到量子比特的延伸能顯著增加計算機的計算能力。

　　一個(ge) 量子比特相當於(yu) 具有特別狀態的單個(ge) 電子。科研人員可利用單個(ge) 電子通過兩(liang) 個(ge) 緊密相鄰通道的軌跡進行編碼。本質上，兩(liang) 種不同的狀態是可能的：電子或者在上麵的通道移動，或者在下麵的通道移動，隨後形成一個(ge) 二進製係統。然而根據量子理論，一個(ge) 粒子可同時保有多種狀態，也就是說，它能夠近似於(yu) 同時飛躍兩(liang) 個(ge) 通道。這些重疊的狀態能形成一個(ge) 廣泛的數據處理字符。

　　為(wei) 了生成具有不同狀態的量子比特，研究人員允許單個(ge) 的電子相互幹涉，這就是所謂的阿哈羅諾夫—玻姆效應：由外加電壓驅動，電子能夠飛躍具有半導體(ti) 性質的固體(ti) 。在這一固體(ti) 之中，它們(men) 的飛行軌跡先分叉，再重新結合。因此，每個(ge) 電子可同時飛過兩(liang) 個(ge) 可能的路徑，當兩(liang) 個(ge) 路徑重聚在一起，就會(hui) 產(chan) 生幹涉，例如，兩(liang) 束電子波會(hui) 發生重疊，具有不同重疊狀態的多個(ge) 量子比特就會(hui) 被生產(chan) 出來。

　　通常，一束電子波會(hui) 在穿過固體(ti) 時同時穿越不同的路徑。由於(yu) 材料中的雜質，它會(hui) 失去自己的相位信息，並因此失去其編碼特別狀態的能力。為(wei) 了保持這些相位信息，研究人員培育出了高純度的砷化镓晶體(ti) ，並使用了德國波鴻魯爾大學物理學教授安德裏亞(ya) 斯·維克在20年前提出的雙通道法。

　　一個(ge) 電子能通過雙通道到達分叉處，而隧道耦合可使電子能同時飛躍兩(liang) 種不同的路徑，電子波的相位也將通過耦合保持下來。同樣，研究團隊在電子波於(yu) 分叉末端重新聚合時也使用雙通道。借助這種方法，他們(men) 能夠生產(chan) 出具有明確狀態且適合信息編碼的量子比特。研究人員表示，並非所有的電子都會(hui) 參與(yu) 這一過程，目前參與(yu) 的電子仍是一小部分，但他們(men) 已經開始嚐試使用具有更高電子密度的晶體(ti) ，以提升電子的參與(yu) 率。