图1半导体量子点中的三电子高自旋态及其读出。来源：大阪大学
　　来自大阪大学SANKEN的科学家们演示了一个半导体量子点上由3或4个电子组成的自旋极化多电子态的读出。通过利用量子霍尔效应引起的自旋过滤，研究人员能够改进以往只能轻易分辨两个电子的方法。这项工作可能导致基于多电子高自旋态的量子计算机。
　　尽管在过去的75年里，计算机的能力增长了几乎不可想象的程度，但即使是今天可用的最快的计算机，其运行原理也与最初房间大小的真空管集合相同：信息仍然是根据电子的电荷在电路中聚集来处理的。然而，计算机制造商正迅速达到仅靠充电就能轻易实现的极限，而量子计算等新方法还没有准备好取代它们。一种很有前途的方法是利用电子的固有磁矩，即自旋，但控制和测量这些值被证明是非常具有挑战性的。
　　现在，由大阪大学（OsakaUniversity）领导的一个研究小组展示了如何读出由镓和砷制成的微小量子点中多个电子的自旋态。量子点的行为就像人工原子，科学家可以通过改变它们的大小或组成来调整它们的属性。然而，随着被困电子数量的增加，能级上的差距通常会变得更小和更难解决。
　　图2量子点器件的扫描电镜图。来源：大阪大学
　　为了克服这个问题，研究小组利用了一种叫做量子霍尔效应的现象。当电子被限制在二维空间并受到强磁场的作用时，它们的状态就会量子化，因此它们的能级只能呈现出特定的值。以前的自旋读出方法只能处理一到两个电子，但使用量子霍尔效应，我们能够分辨多达四个自旋极化电子，第一作者HarukiKiyama说。为了防止热波动的干扰，实验是在极低的温度下进行的，大约80毫艾尔文。资深作者AkiraOiwa说：这种读出技术可能为更快、更大容量的多电子自旋量子信息处理设备铺平道路。
　　图3高自旋读出的概念。来源：大阪大学

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