2026年9月30日——日本东北大学的研究人员与日本国立材料科学研究所（NIMS）和东京大学合作，在利用氧化锌（ZnO）推进半导体量子计算方面迈出了重要一步。该团队成功演示了电荷传感、高频反射测量以及在 ZnO 器件中形成少电子双量子点——这是开发和评估自旋量子比特的三项关键技术。

半导体量子点有望成为可扩展量子计算机的构建单元，因为它们能够束缚单个电子，并利用其自旋来存储量子信息。硅和砷化镓已为此目的得到广泛研究，而 ZnO 则作为一种具有吸引力的替代材料出现，其特性包括可能有助于保持电子自旋态的低核自旋环境，以及可用于潜在光学耦合的直接带隙。

然而，快速且准确地检测 ZnO 量子点中电子的电荷态一直是一项挑战。为了解决这一问题，研究人员制备了一个 ZnO 器件，其中包含两个目标量子点（QD1 和 QD2）以及一个作为灵敏静电计的传感器量子点（SQD）。通过将传感器与射频谐振电路集成，他们实现了高频反射测量，从而能够更快地检测电子电荷的变化。

“对于量子计算而言，能够快速读出量子态的技术至关重要，”日本东北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）的 Tomohiro Otsuka 副教授表示。“通过在氧化锌中实现高频反射测量，我们已经建立了一种重要的测量技术，可用于对这种独特材料中的量子态进行高速评估。”

利用该集成器件，研究人员还成功束缚了单个电子，并确认了少电子双量子点的形成。这种构型是研究和操控自旋量子比特的重要基础。

“这一成果填补了氧化锌量子器件的一项关键实验空白，”Otsuka 表示。“我们现在拥有一个高速测量平台，使我们能够研究基本的自旋性质，包括自旋弛豫和相干时间，从而更接近实现基于新型半导体材料的高性能量子器件。”

该研究于2026年7月21日在线发表在 Physical Review Applied 上。

该研究团队的下一步包括演示 ZnO 量子点中的电子自旋读出与操控，以及测量自旋弛豫和相干时间等关键性质。