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我国学者量子计算研究获新进展:实现三量子点半导体比特高效调控

2021-11-20 08:17 阅读次数:

本文摘要:近期,中国科学技术大学郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室在半导体量子计算出来芯片研究方面获得新进展。实验室郭国平研究组创新性地引进第三个量子点作为控制参数,在确保新型杂化量子比特相干性的前提下,很大地强化了杂化量子比特的可控性。 国际应用于物理学顶级期刊《应用于物理评论》日前公开发表了该成果。研发与现代半导体工艺相容的电控量子芯片是量子计算机研制的最重要方向之一。

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近期,中国科学技术大学郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室在半导体量子计算出来芯片研究方面获得新进展。实验室郭国平研究组创新性地引进第三个量子点作为控制参数,在确保新型杂化量子比特相干性的前提下,很大地强化了杂化量子比特的可控性。

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国际应用于物理学顶级期刊《应用于物理评论》日前公开发表了该成果。研发与现代半导体工艺相容的电控量子芯片是量子计算机研制的最重要方向之一。由于固态系统环境简单,不存在着电荷噪声、核磁场等各种弃相干性机制,有所不同形式的编码方式都有一定局限,比特的超快操纵与长相干性往往不能兼得。

郭国平研究组2016年首次在砷化镓半导体双量子点芯片中构建了量子相干性特性好、操纵速度快、可控性强劲的电控新型编码量子比特,将传统电荷量子比特的品质因子提升了10倍以上。近期,为了提升杂化量子比特能级可控性,研究人员将非对称思想更进一步运用到三量子点系统,将原先的双量子点结构拓展成线性耦合三量子点系统。他们通过理论计算出来分析找到,当中间量子点与其两侧量子点耦合强度非对称时,电子在双量子点中进化的能级结构可以被第三个量子点高效地“间接”调控。

在实验中,他们首先通过半导体纳米加工工艺准确制取出有非对称耦合三量子点结构,再行利用电子的原子壳层结构填满原理,精妙地消弭多电子能级结构复杂性这一难题,结构了具备定平行能级的杂化量子比特。在确保比特相干性时间的情况下,通过调节第三个量子点的电极电压,明晰地仔细观察到比特能级在2至15GHz范围内倒数固定式。高效调控量子点系统能级是半导体量子计算出来领域的一个难题问题,该工作不仅为杂化量子比特的可控性问题获取了一个有可能的解决方案,也为半导体量子计算出来获取了一种新的调控思路。


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