量子计算机处理计算速度有望远超传统计算机，但需大量量子比特，对量子点研究对克服这一障碍很关键。日本东北大学先进材料研究所研究人员在实现下一代量子信息处理技术方面取得重大进展，相关成果发表于《科学报告》。

研究团队成功在氧化锌中制备并电控了三重量子点。氧化锌是氧化物半导体，此前虽已在其中制备出单、双量子点，但大规模制备多个可控量子点面临巨大挑战。通过耦合多个量子点，能研究复杂量子行为，开发量子计算潜在架构。

该团队还观察到量子元胞自动机(QCA)效应，此现象仅出现在三个或更多耦合量子点组成的系统中。由大塚智弘领导的团队，通过精确电场控制，制造出能形成三个耦合量子点的氧化锌异质结构器件。他们证实每个量子点达到少电子状态，这是应用量子比特的关键条件。通过分析电子输运特性，检测到QCA效应，即一个量子点电荷分布通过静电耦合影响相邻量子点，诱导两个电子同时运动，这是实现低功耗量子逻辑运算的关键机制。

大塚表示，氧化锌可容纳多个可控量子点并发生复杂量子相互作用，下一步将探索氧化物系统中的相干量子控制和量子比特操作。这项研究利用常见材料氧化锌创建和控制量子比特，开辟了新途径，是克服构建稳定可扩展量子系统挑战的重要一步，有望改变材料设计、药物研发和数据安全等领域。

更多信息： Koichi Baba 等人，《ZnO 异质结构中少电子三量子点的形成》，《科学报告》(2025)。期刊信息： 《科学报告》