前沿 | 量子点-自旋量子比特1K

两江科技评论

2024-04-01

导读：在半导体自旋载流子中，编码量子比特是极具前景的商业量子计算机方法，有望规模化光刻生产和集成制造。

在半导体自旋载流子中，编码量子比特是极具前景的商业量子计算机方法，有望规模化光刻生产和集成制造。然而，有利量子应用所需的大量量子比特操作，将产生热负荷，并在超过毫开尔文温度时，低温恒温器的可用冷却功率。随着规模扩大的加速，建立1K以上的容错操作，变得势在必行，在1K温度以上，冷却功率的数量级更高。

近日，澳大利亚新南威尔士大学（The University of New South Wales）Jonathan Y. Huang，Chih Hwan Yang等，在Nature上发文，在1K温度以上，实现了硅调整和操作自旋量子比特，保真度容错操作在所需的范围内。

为此，设计了一种算法初始化方案，即使在热能大大高于量子位能量的情况下，也可以制备纯的两量子位态，并结合射频读出，以实现高达99.34%读出和初始化保真度。还实验演示了高达99.85%单量子比特克利福德Clifford门保真度，以及98.92%双量子比特Clifford门保真度。

这些进展，克服了热能必须远低于量子比特能量才能实现高保真操作的基本限制，克服了可扩展和容错量子计算途径中的主要障碍。

High-fidelity spin qubit operation and algorithmic initialization above 1 K.

温度1K以上，高保真自旋量子位操作和算法初始化

图1: 设备和基本操作。

图2: 初始化和读出。

图3: 单量子位性能。

图4: 两个量子位性能。

文献链接

Huang, J.Y., Su, R.Y., Lim, W.H. et al. High-fidelity spin qubit operation and algorithmic initialization above 1 K. Nature 627, 772–777 (2024).

https://doi.org/10.1038/s41586-024-07160-2

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07160-2

本文译自Nature。

来源：今日新材料

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