【科技前沿】

　　量子計算研究獲重大進(jìn)展——

　　中外學(xué)者“超快操控”硅基自旋量子比特

　　光明日報合肥1月17日電（記者丁一鳴 通訊員桂運安）中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團隊郭國平教授、李海歐研究員近期與國內外學(xué)者合作，實(shí)現了硅基自旋量子比特的超快操控，其自旋翻轉速率超過(guò)540兆赫，是目前國際上已報道的最高值。相關(guān)成果日前在線(xiàn)發(fā)表于《自然·通訊》。

　　硅基半導體自旋量子比特是量子計算研究的核心方向之一，其具有長(cháng)量子退相干時(shí)間、高操控保真度等獨特優(yōu)勢，并且可以很好地與現代半導體工藝技術(shù)兼容。高操控保真度要求量子比特在擁有較長(cháng)量子退相干時(shí)間的同時(shí)具備更快的操控速率，而使用材料中天然存在的自旋軌道耦合可以更快更有效地操控自旋量子比特。

　　近年來(lái)，硅基鍺空穴體系中的自旋軌道耦合研究和實(shí)現超快自旋量子比特操控是該領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)。自旋軌道耦合場(chǎng)的方向會(huì )影響自旋比特操控速率及比特初始化與讀取的保真度。因此，測量并確定自旋軌道耦合場(chǎng)的方向，是實(shí)現高保真度自旋量子比特的首要任務(wù)。

　　李海歐等人優(yōu)化器件性能，在耦合強度高度可調的雙量子點(diǎn)中完成自旋量子比特的泡利自旋阻塞讀取，觀(guān)測到多能級的電偶極自旋共振譜。通過(guò)調節和選擇共振譜中所展示的不同自旋翻轉模式，實(shí)現了自旋翻轉速率超過(guò)540兆赫的自旋量子比特超快操控。

　　研究人員通過(guò)建模分析，揭示了超快自旋量子比特操控速率的主要貢獻來(lái)自該體系的強自旋軌道耦合效應。研究結果表明，硅基鍺空穴自旋量子比特是實(shí)現全電控量子比特操控與擴展的重要候選體系，為實(shí)現硅基半導體量子計算奠定了重要研究基礎。