量子传输走向弹道
IBM 科学家 Johannes Gooth 专注于纳米电子学和量子物理。
IBM 科学家今天发表在同行评审期刊 Nano Letters 上，首次通过集成在硅上的 III-V 族半导体纳米线发射电子。这一成就将为未来用于先进强大计算系统的集成电路的复杂量子线器件奠定基础。
IBM 科学家和论文的第一作者 Johannes Gooth 博士在本问答中解释了这篇论文。
您的论文标题是弹道式一维 InAs 纳米线交叉结互连。 当我读到“弹道”时，我会想到相当大的导弹，但在这里你是在纳米尺度上做的。您能谈谈这带来的挑战吗？
约翰内斯·古斯 (JG)： 是的，这非常相似，但当然规模大不相同。电子从一个接触电极发射并飞过纳米线而不会被散射，直到它们撞击到相对的电极。纳米线充当电子的完美导向器，因此该电子的完整量子信息（能量、动量、自旋）可以无损失地传输。
我们现在可以在交叉连接中做到这一点，这使我们能够建立电子管道网络，在那里可以完美地传输量子信息。挑战在于制造一种几何形状非常明确的材料，内部没有纳米级的散射体。我的同事在 IBM 苏黎世实验室开发的模板辅助选择性外延或 TASE 工艺首次使这成为可能。
这项研究与其他地方正在进行的其他活动相比如何？
JG： 最重要的是，与光学和超导量子应用相比，该技术具有可扩展性并与标准电子和 CMOS 工艺兼容。
在我们寻求构建通用量子计算机时，您认为量子传输的作用是什么？
JG： 我认为量子传输是必不可少的部分。如果你想发挥量子信息技术的全部威力，你需要把一切都连接起来：与经典连接系统相比，完全弹道（量子）连接的量子系统具有指数级更大的计算状态空间。
此外，如上所述，电子设备是可扩展的。此外，将我们的纳米线结构与超导体相结合，可以进行拓扑保护的量子计算，从而实现容错计算。与其他技术相比，这些是主要优势。
使用现有工艺制造它有多容易？下一步是什么？
JG： 这是我们技术的主要优势，因为我们的设备完全集成到现有的 CMOS 工艺和技术中。
您的研究下一步是什么？
JG： 下一步将是通过附加电子量子计算部件来实现十字架的功能化。我们将开始为 Majorana 编织构建超导/纳米线混合器件，并附加量子点。
通用量子计算机我们来了。
弹道一维 InAs 纳米线交叉结互连， Johannes Gooth、Mattias Borg、Heinz Schmid、Vanessa Schaller、Stephan Wirths、Kirsten E Moselund、Mathieu Luisier、Siegfried Karg 和 Heike Riel，Nano Letters，DOI： 10.1021/acs.nanolett.7b00400，发布日期（网络）：2017 年 3 月 23 日
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