量子点是由成千上万个原子组成的晶体，每个原子都与捕获的电子发生磁性相互作用。电子和核自旋之间的这种相互作用限制了电子作为量子比特的有用性。

在剑桥卡文迪什实验室的梅塔图雷教授的领导下，研究人员正在利用量子物理和光学定律来研究计算、传感或通信应用。

圣约翰学院院士A Tartour说：“量子点提供了一个理想的界面，它是由光介导的，可以控制和利用个体相互作用和旋转的动态系统。“因为核子随机地从电子中“窃取”传统上令人讨厌的信息，我们已经证明了我们可以将它们用作资源。”

剑桥团队找到了一种方法，利用激光将原子核“冷却”到1 mK以下，或者比绝对零度高千分之一，并利用电子和数千个原子核之间的相互作用。然后他们展示了他们可以控制和操纵成千上万个原子核，就像他们联合起来形成一个单元一样，就像第二个量子比特一样。这证明了量子点中的原子核可以与电子量子比特交换信息，可以作为存储器件存储量子信息。研究结果发表在《科学》杂志上。

量子计算旨在利用量子物理的基本概念，如纠缠和叠加原理，从而超越当前的计算方法，并有可能彻底改变技术、商业和研究。像经典计算机一样，量子计算机需要处理器、内存和总线来传输信息。处理器是一个量子位，可以是量子点中捕获的电子。总线是这些量子点产生的单光子，是交换信息的理想选择。但量子点缺失的一环是量子记忆。

塔尔图说：“我们不用单个核自旋说话，而是通过激光获得集体自旋波。这就像一个体育场，你不用担心谁会在墨西哥的海浪中举手，只要有一群人在挥手，因为他们都在齐声起舞。

“然后我们继续证明这些自旋波具有量子相干性。这是拼图中缺失的部分，我们现在拥有了为每个量子位构建专用量子存储器所需的一切。”

在量子技术中，光子、量子位和记忆需要以可控的方式相互作用。这主要是通过连接不同的物理系统以形成单个混合单元来实现的，这可能是低效的。研究人员已经能够证明，在量子点中，记忆元素自动存在于每个量子位中。

多里安甘洛夫博士是这篇论文的第一批作者之一，也是圣约翰大学的研究员。他说，这一发现将再次引起人们对这些半导体量子点的兴趣。甘洛夫博士解释说：“这是量子点研究的圣杯突破——无论是量子记忆还是基础研究；现在我们有了研究量子模拟精神的复杂系统动力学的工具。”

这项工作的长期机会可以在量子计算领域看到。上个月，IBM推出了全球首款商用量子计算机，微软CEO表示，量子计算可以“从根本上重塑世界”。

甘洛夫说：“量子比特的影响可能还要半个世纪，但破坏性技术的力量是我们很难想象的问题——你可以试着把它视为一个已知的未知因素，但在某个时候你进入了一个新的领域。我们仍然不知道它将帮助解决什么问题，这非常令人兴奋。”

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