2026年2月12日——能够囚禁单个电子的器件是量子信息系统的潜在构建模块。但必须保护这些电子免受外部干扰。日本理化学研究所团队最新研究表明，编码在量子点中的量子信息会受邻近量子点的负面影响。这一发现对开发基于量子点的量子信息器件具有重要意义。

量子计算机使用“量子比特”处理信息，这种物理系统的行为遵循量子力学规律。若能隔离并控制单个电子，它将成为极具潜力的量子比特载体。

量子点是一种通过金属电极尖端（间距仅数十纳米）产生的电场来囚禁带电粒子的微型结构。为发挥效用，量子点需长时间保持量子信息，但量子态极其脆弱，易受外界干扰破坏。

该团队研究人员高桥隆史与同事证实，当多个量子点密集排布时（这是实用化量子计算机的必然要求），该问题会显著恶化。“我们的实验结果让硅基量子计算领域认识到电子重排对量子电路的影响，”高桥表示，“这一认识为通过量子纠错编码实现大规模硅基量子计算机铺平了道路。”

该团队构建的量子比特采用微磁体设计，使电子对电场高度敏感。这意味着仅需微调量子点电极电压即可控制电子。但这种敏感性存在弊端：当相邻量子点中的电子穿过微磁体磁场时，会产生干扰量子比特能量状态并破坏量子信息的电场。

研究人员首次直接测量到这种能量偏移，发现若不加以控制，其引发的量子比特错误率将相当可观。“我们下一步将开发消除或规避这种电荷诱导能量偏移的方法，”高桥透露，“同时尝试将其转化为新型量子比特操作资源，这可能使硅自旋量子比特相比其他平台获得独特优势。”