中國科研團隊實現硅基半導體自旋量子比特的超快操控

　　記者13日從中國科學技術大學郭光燦院士團隊獲悉，該科研團隊實現硅基半導體自旋量子比特的超快操控，其自旋翻轉速率超過540MHz，是目前國際上已報道的最高值。研究成果11日在線發表在國際知名期刊《自然·通訊》上。

　　量子計算在原理上可通過特定算法，在一些具有重大社會和經濟價值的問題方面獲得比經典計算更強的算力。硅基半導體自旋量子比特以其長量子退相干時間和高操控保真度，以及與現代半導體工藝技術兼容的高可擴展性，是量子計算研究的核心方向之一。該成果中提到的高操控的保真度要求量子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，是全世界研究人員都面對的巨大挑戰。

　　該團隊進一步優化器件性能，在耦合強度高度可調的雙量子點中完成了自旋量子比特的泡利自旋阻塞讀取，觀測到了多能級的電偶極自旋共振譜。通過調節和選擇不同的自旋翻轉模式，實現了自旋翻轉速率超過540MHz的自旋量子比特超快操控。

　　此次技術成果通過建模分析，揭示了超快自旋量子比特操控速率的主要貢獻，來自于該體系的強自旋軌道耦合效應。研究結果表明鍺硅空穴自旋量子比特體系是實現全電控半導體量子計算的重要候選之一，為半導體量子計算研究開拓了一個新的領域。

　　該研究成果由中科院量子信息重點實驗室副主任郭國平、研究員李海歐與中科院物理所研究員張建軍等人和美國、澳大利亞的研究人員以及本源量子計算公司合作完成。本源量子團隊技術起源于中科院量子信息重點實驗室，是中國國內唯一同時開展低溫超導量子計算和硅基半導體量子計算工程化的團隊。