应对量子点的新方法为扩展量子系统中量子位的数量提供了可能，并代表了量子计算的突破。研究人员通过一种类似棋盘的方法，仅使用少量的控制线路来处理许多量子点。这使得最大的门定义量子点系统得以运作。他们的研究结果对于可扩展的量子系统在实际量子技术中的发展是一个重要的步骤。

量子点可以用于容纳量子比特-量子计算机的基本构建模块。目前，每个量子比特都需要它自己的寻址线路和专用控制电子器件。这是非常不实用的，并且与当今的计算机技术形成鲜明对比，当中数十亿个晶体管只需几千条线路操作。

像下棋一样进行寻址

QuTech的研究人员（代尔夫特理工大学和TNO之间的合作）开发了一种类似于棋盘的寻址量子点的方法。就像棋子的位置使用字母（A到H）和数字（1到8）的组合来确定一样，他们的量子点可以通过水平和垂直线的组合来确定寻址。棋盘上的任何位置都可以通过使用特定的字母和数字组合来定义并寻址。他们的方法将现有技术推向了新的水平，并使得在4×4数组中运行16个量子点系统成为可能。

第一作者Francesco Borsoi解释说：“这种寻址量子点的新方法对于扩展到许多量子比特非常有优势。如果每个单独的量子比特都使用单一线路进行控制和读取，那么数百万个量子比特将需要数百万条控制线路。这种方法并不非常可扩展。然而，如果量子比特可以使用我们的类似棋盘的系统进行控制，那么数百万个量子比特可以使用“仅仅”数千条线路进行寻址，这相当于计算机芯片中的线路数量比例非常相似。这种线路数量的减少为扩展量子比特的数量提供了可能，并代表了量子计算机的突破，最终将需要数百万个量子比特。”

提高数量和质量

量子计算机不仅需要数百万个量子比特，还需要量子比特的质量非常重要。最后一位作者和首席研究员Menno Veldhorst表示：“就在最近，我们已经证明这些类型的量子比特可以以99.992%的保真度进行操作。这是任何量子点系统中最高的保真度，意味着平均误差小于每10000次操作中的1次。通过开发精细的控制方法并使用锗作为主机材料，这些进展变得可能，锗具有许多有利于量子操作的特性。”

量子模拟的早期应用

由于量子计算处于早期发展阶段，考虑到实现实际量子优势的最快途径是很重要的。换句话说，量子计算机何时将“优于”传统超级计算机？一个明显的优势可以是模拟量子物理，因为量子点的相互作用基于量子力学原理。事实证明，量子点系统可能非常适用于量子模拟。

Veldhorst说：“在最近的另一篇论文中，我们展示了锗量子点阵列可以用于量子模拟。”这项工作是使用标准半导体制造材料进行的第一个连贯量子模拟。Veldhorst说：“我们能够进行谐振缔合键的基本模拟。”虽然这个实验只是基于一个小设备进行的，但是在一个大型系统上执行这样的模拟可能会解决物理学中长期存在的问题。

未来工作

Veldhorst总结道：“看到我们在扩展到更大系统，改善性能以及在量子计算和模拟方面获得机会方面取得了几步进展是令人兴奋的。一个悬而未决的问题是我们可以构建多大的棋盘电路，如果有限制的话，我们是否可以使用量子链接将它们连接起来构建更大的电路。”