中國科大參與實現“超快調速”自旋量子比特

中國科學技術大學郭光燦院士團隊教授郭國平、李海歐等人，與南方科技大學、中科院物理研究所等單位科研人員以及本源量子計算有限公司合作，在硅基鍺量子點中實現了自旋量子比特操控速率的電場調控，以及自旋翻轉速率超過1.2GHz的自旋量子比特超快操控，速率達到國際上半導體量子點體系中已報道的最高值。該研究成果日前線上發表于《奈米快報》。

硅基半導體自旋量子比特是實現量子電腦研製的重要候選者之一。高操控保真度要求比特在擁有較長的量子退相干時間的同時具備更快的操控速率。而傳統方案利用電子自旋共振方式實現自旋比特翻轉，這種方式的比特操控速率較慢。

研究人員發現，利用電偶極自旋共振機制實現自旋比特翻轉，具備較快的操控速率。比特的操控速率對體系內自旋軌道耦合強度的有效調控，是實現自旋量子比特高保真度操控重要的物理基礎。

在前期研究基礎上，研究人員經過實驗探究發現，體系內的電場參數對自旋量子比特的操控速率具有明顯的調製作用。通過物理建模和數據分析，研究人員利用電場強度對體系內自旋軌道耦合效應的調製作用，以及量子點中軌道激發態對比特操控速率的貢獻，自洽地解釋了電場對自旋量子比特操控速率調製的實驗結果。並在實驗上進一步測得了超過1.2GHz的自旋比特超快操控速率，這也刷新了課題組之前創造的最快記錄。

研究人員認為，該工作對研究空穴自旋量子比特操控的物理機制以及推動硅基半導體量子計算研究具有重要的指導意義。