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[理论物理] 新方法可优化硅基自旋量子比特操控

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逢君一笑 发表于 2021-5-3 14:03:06 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
 

中国科学技术大学郭光灿院士团队郭国平、李海欧研究组与本源量子计算公司等合作,对集成微磁体的硅基量子点进行研究,发现了自旋量子比特操控的各向异性:通过改变外加磁场与硅片晶向的相对方向,可以将自旋量子比特的操控速率、退相干速率、可寻址性进行同时优化。该成果4月27日发表于《应用物理评论》。

近几年,基于硅平面晶体管、硅/硅锗异质结构造的自旋量子比特的单比特控制保真度可达99.9%,两比特控制保真度可达99%,最多的比特操控数目可以达到6个。然而,通过嵌入微磁体的硅基量子点,会大幅增加电荷噪声对量子比特操控的影响,降低量子比特阵列平均操控保真度,阻碍硅基量子比特阵列的进一步扩展。

为抑制微磁体可能对比特操控的不利影响,传统方法是优化微磁体形状设计,另一种更为有效的方法是原位调节磁场方向。然而,对于嵌入微磁体的硅量子点,通过调节微磁体性质优化量子比特操控的工作尚无报道。

研究人员通过制备高质量的集成微磁体硅平面晶体管量子点,实现了自旋量子比特的泡利自旋阻塞读出,并以此测量技术为基础,研究了外加磁场方向对自旋量子比特操控的影响。

他们发现,当施加的面内磁场到达某一特定角度时,操控速率可以保持较高的水平,电荷噪声引起的退相干被大大抑制,量子比特的寻址特性又被维持在较高水平。

这一特点说明通过旋转磁场方向,硅基自旋量子比特的操控速率、退相干时间和可寻址性得到同时优化。(来源:中国科学报 桂运安)

相关论文信息:https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.15.044042

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