您好,Daniel,请问您目前在哪里从事什么工作?
在奥地利科学技术学院 (ISTA) 获得博士学位后,留校从事博士后工作,为下一代博士生提供支持,希望他们能够在我已取得的成果的基础上再接再厉。比如说,我目前负责在洁净室为新生提供培训,辅导他们进行测量。我要把我的知识传授给下一代。
您目前正在研究哪些课题?
我从读博时就开始研究如何在锗空穴气体中实现量子比特。我们已经成功地首次展示了在锗空穴气体中实现单重态-三重态量子比特。在锗空穴气体中,两个相邻量子点之间的 g 因子差异可能非常大。而且我们发现,它比在基于电子的结构中所发现的任何值都要大 2,000 倍。所以我们能够在低于 1 mT 的极小磁场下运算量子比特。此外,g 因子也是电可调的。我们目前正在努力重现研究成果,并将设备规模从单个量子比特扩展到多个量子比特。为了掌握多量子比特器件的复杂调谐程序,我们还与牛津大学 Natalia Ares 带领的团队开展合作,借助人工智能技术尝试不同的策略。
您认为这个研究领域接下来会面临什么重大挑战?
我认为扩大规模是所有量子比特平台面临的最大挑战。大量研究结果都表明,基于不同平台的单个量子比特具有出色的性能。可一旦想要扩展,就会出现串扰和读取问题,以及各种各样的差错。因此,要保持量子比特的高性能,还有许多工程上的难题需要解决。
空穴自旋量子比特最让您感到激动的是什么?
最让我感到激动的就是,空穴自旋量子比特还有很多物理特性等着我们去探索。例如,自旋-轨道相互作用是空穴的主要效应,但相关实验还不是很多。我们发现,在每种器件中所观察到的效应都与理论预测略有出入。我们在实验中研究了一个引发自旋翻转的自旋-轨道项。我们看到,g 因子在一个方向上有相同的符号,在另一个方向上则是相反的符号。我们在康斯坦茨大学的合作者 Philipp Mutter 和 Guido Burkard 针对这一惊人的研究发现开创了一个理论,然后我们一起将这个理论发表到了《物理评论快报》上。
要探索和揭示这些隐藏的物理特性并非易事,但又着实令人激动。当测量结果开始偏离理论时,就可以知道将会得出一些有趣的发现。
该研究领域的下一个里程碑是什么?
接下来我们要迈出非常重要的一步,即运算更大规模的相互作用的量子比特阵列。自旋-光子耦合可以在扩大规模的过程中发挥重要作用。这种效应可以让量子比特建立更远距离的连接。研究表明,硅中的空穴自旋-光子耦合可能比电子自旋-光子耦合要强得多。我们在锗中也发现了这一点,并用它将量子比特排列成 4x4 的阵列,从而得到可扩展的基本构建块。
您能为我们介绍一下 ISTA 的工作环境吗?
ISTA 是一所研究型院校,位于维也纳附近。我们学校积极开展不同学科的研究活动,打造多元化的工作环境。具体来说,我们有一个洁净室,就在办公室楼下,里面有我们需要的所有机器。因此,我可以根据日常需求,灵活安排工作任务。我经常早上到,顺利预约三台电子束设备。
下奥地利州以及私人投资者为 ISTA 提供了大力支持。校内资源和基础设施都很完备,各研究小组的资金也很充足。科技初创公司纷纷落户科学技术学院科技园 (IST PARK)。这里的工作环境真的很棒,非常适合基础科学的研究。
HDAWG 和 UHFLI 仪器在您的工作中起到了什么作用?
UHFLI 可能是我们实验室中使用最多的一款仪器,几乎所有工作都会用到 UHFLI 锁相放大器。因为它不仅用途广泛,而且用起来非常便捷。我一开始使用时有点手足无措,因为它跟普通的仪器不太一样,只有一个盒子,而没有按钮。但 UHFLI 配备了高度直观的图形用户界面,所以熟悉后使用起来就非常简单,也大大提高了我的工作效率。
我们的量子比特有时会挑战 HDAWG 和 UHFLI 的最大性能极限。但在苏黎世仪器公司的支持下,我们几乎成功克服了所有挑战。比方说,LabOne 更新为 HDAWG 引入了命令表功能,这个实用功能让我能够以自己需要的方式来使用仪器。虽然在这一过程中遇到了麻烦,但我认为这对于任何科学仪器来说都是正常的——要充分发挥出仪器的价值,就需要深挖探索。
您自己的下一个里程碑是什么?
我刚刚接受了代尔夫特量子计算研究中心 QuTech 的一份新工作,所以目前还会继续从事学术工作。QuTech 拥有良好的工作环境,堪称欧洲最著名的研究机构之一。像我们这样的研究人员有很多机会留在学术圈,或者进入初创公司工作。在研发部门做研究可能就是我的工作常态了。当我看到不寻常的东西时就很激动。
您工作之余喜欢做什么?
我养了一只狗,经常牵着它在城里散步。这是一种放松但会激发创造力的活动,因为在散步时,你可以随意思考脑海中浮现的一切。我还玩飞镖,与我父亲搭档参加了这个赛季的联赛,某种程度上也算是亲子活动了。我喜欢美食和烹饪,最近还开始尝试抱石攀岩。
感谢您接受我们的采访并分享宝贵的见解。