量子運算重大突破！科學家攻克25年技術瓶頸

倫敦大學學院（UCL）的工程師與物理學家團隊，近日在《先進材料》期刊發表一項突破性研究，成功開發出近乎零失誤率的量子電腦晶片製造技術。這項歷時25年的研究成果，首次實現精確排列單個原子的可靠方法，為打造實用量子電腦邁出關鍵一步。

量子電腦理論上能解決傳統電晶體電腦無法處理的難題。其中一種極具潛力的技術路線，是利用矽晶體中的單個原子作為量子位元（qubit）。這些原子需冷卻至極低溫以維持其脆弱的量子態，並透過電磁場進行操控。相較於傳統電腦僅能處理0與1的二元狀態，量子位元能同時呈現多重態，展現出更強大的運算潛力。

這種技術能充分運用量子力學原理，包括「量子疊加」（qubit可同時存在多種狀態）與「量子糾纏」（qubit間產生不可分割的連結）等特性。這意味著複雜問題能以全新方式呈現——當面對海量可能性時，量子電腦能同步評估所有可能解方，而非如傳統電腦需逐一運算。某些問題若交給現今最強的超級電腦處理，甚至需要耗費數百萬年。

研究團隊突破性地採用砷原子替代傳統的磷原子。透過類似黑膠唱針原理的原子級顯微鏡，他們成功將砷原子精確植入矽晶格，並建構出2×2的量子位元陣列。主導研究的泰勒·斯托克博士表示：「我們保守估計原子定位準確率達97%，但確信近期可提升至100%。」

目前這項技術仍需人工逐一定位原子，每個耗時數分鐘。要打造具實用價值的通用量子電腦，必須將製程自動化與工業化，最終需建構數百萬甚至數十億個量子位元的陣列。值得期待的是，這項技術與現值5500億美元的半導體產業高度相容，未來可望整合現有製程。

資深作者尼爾·柯森教授強調：「這是量子運算領域的重大里程碑，首次同時實現原子級精度與規模化潛力。雖然還需克服諸多工程挑戰，但這是我首次確信通用量子電腦終將問世。」