而量子計算機(jī)將以量子比特的形式存儲和處理信息，量子比特可以同時具有多個值。因此，它們可以執(zhí)行比經(jīng)典位更大、更復(fù)雜的操作，并且有可能徹底改變計算。電子圍繞單個量子點的中心運行方式，與它們圍繞原子運行的方式相似。帶電粒子只能占據(jù)特定能級。在每個能級，一個電子可以占據(jù)點中一系列可能的位置，追蹤出其形狀由量子理論規(guī)則決定的軌道。一對耦合的量子點可以在它們之間共享一個電子，形成一個量子比特。

為了制造量子點，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊，包括來自馬里蘭大學(xué)納米中心和日本國家材料科學(xué)研究所的研究人員，使用了掃描隧道顯微鏡(STM)的尖端，就像使用蝕刻A草圖的觸筆一樣。研究人員將尖端懸停在超冷的石墨烯薄片（單層碳原子呈蜂窩狀排列）上方，短暫地提高了尖端的電壓。

電壓脈沖產(chǎn)生的電場通過石墨烯滲透到底層氮化硼中，在那里它將電子從層中的原子雜質(zhì)中剝離出來，并產(chǎn)生了堆積的電荷。堆積將自由漂浮的電子聚集在石墨烯中，將它們限制在一個微小的能量阱中。但當(dāng)研究小組施加4到8特斯拉的磁場（大約是小棒磁鐵強(qiáng)度的400到800倍）時，它戲劇性地改變了電子可能占據(jù)的軌道的形狀和分布。

電子現(xiàn)在不再是單一的井，而是駐留在原始井內(nèi)兩組同心、間隔很近的環(huán)中，由一個小的空殼隔開。電子的兩組環(huán)，現(xiàn)在的行為就像是弱耦合的量子點一樣。國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）合著者丹尼爾·沃克普(Daniel Walkup)指出：這是研究人員首次如此深入地探測耦合量子點系統(tǒng)的內(nèi)部，以原子分辨率成像電子的分布。

為了拍攝該系統(tǒng)的高分辨率圖像和光譜，研究小組利用了量子點的大小和軌道電子占據(jù)能級間距之間的特殊關(guān)系：量子點越小，間距就越大，而且更容易區(qū)分相鄰的能級。在之前使用石墨烯進(jìn)行的量子點研究中，研究小組施加了較小的磁場，發(fā)現(xiàn)了一種環(huán)的結(jié)構(gòu)，類似于婚禮蛋糕，以單個量子點為中心，這就是同心量子點環(huán)的起源。

通過使用掃描隧道顯微鏡(STM)尖端構(gòu)建的直徑，約為之前研究點的一半（100納米），研究人員成功地揭示了耦合系統(tǒng)的完整結(jié)構(gòu)。該團(tuán)隊包括來自NIST和馬里蘭州納米中心的Walkup、Fereshte Ghahari、Christopher Gutiérrez和Joseph Strocero，其研究成果發(fā)表在《物理評論B》期刊上。兩個耦合點之間共享電子的方式，不能用公認(rèn)的量子點物理模型來解釋，如果耦合量子點最終要用作量子計算中的量子比特，這個難題可能是需要解決的重要問題。

原文標(biāo)題：首次創(chuàng)造出新量子點，同心量子點環(huán)誕生，量子計算機(jī)又將再突破！

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