分类： 科学和常识

英特尔公司在量子计算领域取得了重大突破，其研究论文《探测300毫米自旋量子位晶片上的单个电子》发表在《自然》（Nature）杂志上。该论文展示了最先进的自旋量子位的均匀性、保真度和测量统计，为硅基量子处理器的大规模生产和持续扩展打开了大门。

英特尔公司的量子硬件研究人员开发了一种300毫米的低温探测工艺，利用互补金属氧化物半导体（CMOS）制造技术，在整个晶片上收集有关自旋量子比特器件性能的大量数据。量子比特器件产量的提高与高通量测试过程相结合，使研究人员能够获得更多的数据来分析均匀性，而均匀性是扩大量子计算机规模所需的重要步骤。研究人员还发现，来自这些晶片的单电子器件在作为自旋量子比特运行时表现良好，达到了99.9%的栅极保真度。这一保真度是全CMOS工业制造的量子比特所达到的最高水平。

自旋量子比特的尺寸很小，直径约为100纳米，因此密度比其他量子比特类型（如超导量子比特）要大，从而可以在相同尺寸的单个芯片上制造出更复杂的量子计算机。这种制造方法采用了极紫外光（EUV）光刻技术，这使得英特尔能够在大批量生产的同时实现如此小的尺寸。

英特尔利用其在晶体管制造方面的传统专业知识，通过利用其最先进的300毫米CMOS制造技术（该技术可在每个芯片上例行生产数十亿个晶体管），在制造与晶体管类似的硅自旋量子比特方面处于领先地位。

在这些研究成果的基础上，英特尔计划继续利用这些技术取得进展，增加更多互连层，制造出具有更多量子比特数和连接性的二维阵列，并在其工业制造工艺上演示高保真双量子比特门。不过，当务之急仍然是扩大量子器件的规模，提高下一代量子芯片的性能。

导语：

量子模拟器是一种利用量子力学原理模拟物理系统的装置。它可以帮助科学家探索奇异物质状态，构建新型量子材料。传统上，量子模拟器捕获原子的间隔至少为500纳米。现在，美国麻省理工学院研究人员开发出一种新技术，突破了这一限制，将原子间距离缩小到原来的1/10，相距仅50纳米。

正文：

在量子力学领域，邻近性占据主导地位。原子越近，它们的相互作用就越强。为了操纵和排列原子，科学家通常先将一团原子云冷却到接近绝对零度，然后使用激光束系统将原子限制在光陷阱中。此次，研究团队首先将原子云冷却到大约1微开尔文，仅比绝对零度高一点点，此时原子几乎处于静止状态。然后，他们用激光将冷冻粒子移动到所需位置。

研究人员使用了两束具有不同频率（颜色）和偏振角度的激光。当两束光穿过超冷原子云时，原子会沿着两束激光的偏振方向调整自旋方向，使光束产生两组相同原子，但是自旋相反。

每束激光形成一个驻波，即电场强度在空间上呈周期性变化的图案，其空间周期为500纳米。由于它们的偏振不同，每个驻波都会吸引和聚集两组原子中的一组，这取决于它们的自旋。激光可重叠和调谐，使得它们各自的峰值之间距离只有50纳米，这意味着每个激光峰值所吸引的原子将以同样的50纳米隔开。

实验中所用原子为镝，镝是自然界最具磁性的原子之一。研究团队用这种新方法操纵两层镝原子，并将两层之间的距离精确地定位为50纳米。在这种极近距离下，磁相互作用比两层之间相隔500纳米的情况强1000倍。

研究团队发现，因原子接近而增强的磁力会导致“热化”，即热量从一层传递到另一层，以及各层之间的同步振荡。当层之间的距离拉大，这些效应就会逐渐减弱。

研究人员表示，新技术还可用其他原子来研究量子现象。他们计划用该技术来操纵原子，使其形成一个纯磁性量子门，这是一种新型量子计算机的关键组成部分。

结语：

美国麻省理工学院研究人员开发出一种新技术，将量子模拟器中原子间距缩小至50纳米，为探索奇异物质状态和构建新型量子材料提供了新的工具。

导语：

中国科学技术大学（中国科大）的科学家们在光子反常霍尔效应领域取得了重大突破。他们利用基于自主研发的 Plasmonium（等离子体跃迁型）超导高非简谐性光学谐振器阵列，实现了光子间的非线性相互作用，并进一步在此系统中构建出作用于光子的等效磁场以构造人工规范场，在国际上首次实现了光子的分数量子反常霍尔态。

正文：

光子反常霍尔效应是一种拓扑量子效应，它发生在二维电子气体中，当电子在强磁场中运动时，会产生一种类似于霍尔效应的现象，但电子并不是带电粒子，而是光子。光子反常霍尔效应是近年来凝聚态物理学领域的一个前沿研究方向，它有望在量子计算、量子信息处理等领域发挥重要作用。

中国科大的科学家们在光子反常霍尔效应领域取得的突破，是利用了“自底而上”的量子模拟方法。这种方法是从微观尺度出发，通过构建人工量子系统来模拟复杂的量子现象。中国科大的科学家们利用 Plasmonium 超导高非简谐性光学谐振器阵列，实现了光子间的非线性相互作用，并在此基础上构建出作用于光子的等效磁场，从而实现了光子的分数量子反常霍尔态。

这一成果的实现，标志着中国在光子反常霍尔效应领域取得了重大突破，同时也为量子计算、量子信息处理等领域的发展提供了新的思路和方法。

结论：

中国科大的科学家们在光子反常霍尔效应领域取得的突破，是一项具有重要意义的科研成果。它不仅为拓扑量子效应的研究提供了新的实验平台，也为量子计算、量子信息处理等领域的发展提供了新的思路和方法。