一個分別來自德國和中國的研究小組成功地在半導體納米結構中創建了量子疊加態，標誌著量子計算領域的重大突破。通過使用兩個經過特別校準的短波長激光脈衝，該研究小組成功地在半導體納米結構中產生了一個量子比特（或稱量子位）。

研究小組成功地在半導體納米結構中產生了量子位。研究人員利用一種特殊的能量轉換，在量子點（半導體的一個微小區域）中產生了一種疊加態，其中一個電子空穴同時擁有兩個不同的能級。這種疊加態是量子計算的基礎。

以前，要誘導這種狀態，必須使用能夠發射太赫茲範圍光線的大型自由電子激光器。遺憾的是，這種波長太長，無法將光束準確聚焦到量子點上。不過，該團隊利用兩個經過仔細校準的短波長激光脈衝實現了激發。

以杭州浙江大學的劉鋒為首的研究小組與波鴻魯爾大學的阿爾內-路德維希博士領導的研究小組以及其他來自中國和英國的研究人員一起，在2023年7月24日在線出版的《自然-納米技術》雜誌上報告了他們的研究成果。

研究人員成功地在一種半導體納米結構中創建了一種量子疊加態，它可能成為量子計算的基礎。訣竅在於：兩個光學激光脈衝可作為一個太赫茲激光脈衝。(波鴻研究團隊： Hans-Georg Babin（左）和Arne Ludwig）。資料來源：RUB，Marquard

為了實現這種疊加態，研究人員利用了輻射奧格轉變。在這一過程中，一個電子與一個空穴重新結合，部分能量以光子形式釋放，部分能量轉移到另一個電子上。電子空穴–換句話說，缺失的電子–也會發生同樣的過程。2021 年，一個研究小組首次成功地專門激發了半導體中的輻射奧傑轉變。

在當前的項目中，研究人員證明了輻射奧傑過程可以被相干驅動：他們使用了兩束不同的激光，其強度相互之間有特定的比例。通過第一束激光，他們激發了量子點中的電子-空穴對，產生了由兩個空穴和一個電子組成的準粒子。利用第二束激光，他們觸發了輻射奧傑過程，將一個空穴提升到一系列更高的能量狀態。

研究人員利用微調激光脈沖在空穴基態和高能態之間產生疊加。這樣，空穴就同時存在於這兩種狀態中。這種疊加是量子比特的基礎，與傳統比特不同，量子比特不僅存在於”0″和”1″兩種狀態，而且還存在於這兩種狀態的疊加中。

漢斯-格奧爾格-巴賓（Hans-Georg Babin）在波鴻魯爾大學由安德烈亞斯-維克（Andreas Wieck）教授領導的應用固體物理教席的阿爾內-路德維希（Arne Ludwig）博士的指導下，製作了用於實驗的高純度半導體樣品。在此過程中，研究人員提高了量子點的集合均勻性，並確保了所生產結構的高純度。這些措施為與嚴俊勇和劉峰合作的中國合作夥伴進行實驗提供了便利。