10月1日消息，日本东北大学与美国国立材料科学研究所（NIMS）、东京大学合作，在氧化锌（ZnO）量子点器件上迈出半导体量子计算的关键一步：团队成功演示了电荷传感、高频反射测量以及少电子双量子点的形成——这三项是开发与评估自旋量子比特的核心技术。研究发表于《Physical Review Applied》。

半导体量子点可束缚单个电子并利用其自旋存储量子信息，被认为是可扩展量子计算机的有前途构建单元。硅和砷化镓已被广泛研究，而ZnO作为替代材料具有独特优势：低核自旋环境有助于保持电子自旋态（延长相干时间），直接带隙则使其具备光学耦合的可能性。但此前ZnO量子点中电子电荷状态的快速精确检测一直是难题。

为此，团队制备了包含两个目标量子点（QD1、QD2）和一个传感量子点（SQD）的ZnO器件——SQD充当高灵敏静电计。通过将传感器与射频谐振电路集成实现高频反射测量，使电子电荷变化的检测速度大幅提升。这种"传感+射频"架构是评估量子比特状态的标准手段，其在ZnO体系中的实现标志着该材料向实用化量子器件又近一步。

从材料产业视角看，ZnO作为宽禁带氧化物半导体，原料丰富、制备成本低，在透明电子学与功率器件领域已有产业基础；本研究为其在量子信息这一前沿方向开辟了路线。硅基自旋量子比特目前走在产业化前列（Intel、Imec等均有布局），ZnO等新体系若能解决材料缺陷与界面质量控制，有望凭借相干性优势形成差异化竞争。 （来源：Phys.org）