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量子通信最新进展:中国科大研究成功新型量子比特编码
发布时间:2021-11-11
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本文摘要:中国科学技术大学教授、中国科学院院士郭光灿领导的中科院量子信息重点实验室在新型量子比特编码方面获得新进展。该实验室郭国平研究组及合作者首次在砷化镓半导体量子芯片中顺利构建量子相干性特性好、操纵速度快、可控性强劲的电控新型编码量子比特,研究成果公开发表在2月25日出版发行的《物理评论快报》上。 与现代计算机一样,量子芯片是未来量子计算机的大脑。 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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中国科学技术大学教授、中国科学院院士郭光灿领导的中科院量子信息重点实验室在新型量子比特编码方面获得新进展。该实验室郭国平研究组及合作者首次在砷化镓半导体量子芯片中顺利构建量子相干性特性好、操纵速度快、可控性强劲的电控新型编码量子比特,研究成果公开发表在2月25日出版发行的《物理评论快报》上。  与现代计算机一样,量子芯片是未来量子计算机的大脑。

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。该研究组致力于半导体量子芯片的研发,沿着电荷编码量子比特构建超快量子计算出来路线图,在先后构建电荷编码超快普适单量子比特逻辑门[NatureCommunications4,1401(2013)]和两量子比特掌控非逻辑门[NatureCommunications6,7681(2015)]的基础上,之后探寻缩短电荷编码比特相干性时间的新方法,在确保量子比特超快操纵速度的同时,取得与磁矩编码量子比特某种程度的长相干性特性,构建量子比特超快操纵与长相干性时间兼得,从而解决问题在比特相干性时间内尽量多地已完成量子操纵这一核心问题。

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  该研究组利用半导体量子点的多电子态轨道的非对称特性,首次在砷化镓半导体系统中构建了轨道杂化的新型量子比特,精妙地将电荷量子比特超快特性与磁矩量子比特的长相干性特性融为一体,构建了鱼(超快操纵)和熊掌(宽相干性)的兼得。实验结果表明,该新型量子比特与电荷量子比特类似于,可在百皮秒内构建从0到1的超快量子旋转,而其量子相干性却比一般电荷编码量子比特提升将近十倍。

  该新型多电子轨道杂化构建量子比特编码和调控的方式具备很强的通用性,不仅限于于三五族半导体,并且能推展到硅锗等四族半导体甚至是石墨烯和TMDS等新型半导体。同时该工作对探寻半导体中极性声子和压电效应对量子相干性特性的影响获取了新思路。


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