中科大首次實現量子晶片新型編碼 量子相干性提高10倍

「量子晶片」是未來量子計算機的「大腦」。 據新華社3月2日報導，記者從中國科學技術大學獲悉，該校郭國平教授研究組近期在量子晶片開發領域取得一項重要進展，他們首次在砷化鎵半導體量子晶片中實現了量子相干特性好、操控速度快、可控性強的電控新型編碼量子比特。國際學術期刊《物理評論快報》日前發表了該成果。

郭國平研究組多年來致力於半導體量子晶片的開發，沿著電荷編碼量子比特實現超快量子計算路線圖，2013年來已經先後實現電荷編碼超快普適單量子比特邏輯門和兩量子比特控制非邏輯門。但是，相比自旋編碼量子比特，電荷量子比特缺少長相干特性，如何繼續探索延長電荷編碼比特相干時間的新方法，在保證量子比特超快操控速度的同時，獲得與自旋編碼量子比特同樣的長相干特性，是研究組需要解決的一個核心問題。

研究組利用半導體量子點的多電子態軌道的非對稱特性，首次在砷化鎵半導體系統中實現了軌道雜化的新型量子比特，巧妙地將電荷量子比特超快特性與自旋量子比特的長相干特性融為一體，實現了「魚」和「熊掌」的兼得。

實驗結果表明，該新型量子比特在超快操控速度方面與電荷量子比特類似，而其量子相干性方面，卻比一般電荷編碼量子比特提高近10倍。同時，該新型多電子軌道雜化實現量子比特編碼和調控的方式具有很強的通用性，對探索半導體中極性聲子和壓電效應對量子相干特性的影響提供了新思路。