科学视点

新方法优化硅基自旋量子比特操控

  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。该成果日前发表于《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,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。

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


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