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新型量子比特读出方法问世

2021年03月23日 15:36:27 来源: 安徽日报

    记者3月21日从中国科学技术大学获悉,该校中国科学院微观磁共振重点实验室杜江峰、王亚等人在高保真度量子比特读出方面取得重要进展,提出了不同于传统思路的新型自旋电荷转化方法,将“脆弱”的自旋量子态信息转移到“皮实”的电荷状态上,从而实现更高保真度的量子比特读出。该研究成果发表在近期的《自然·通讯》上。

    量子计算发展到今天,在某些特定问题上已初步展示了对经典计算机的量子优越性。下一阶段的重要里程碑是可容错量子计算,其前提是量子逻辑门和量子比特读出等环节的保真度超越容错阈值。

    在先前工作中,中科大杜江峰团队实现了突破容错阈值的高保真度量子逻辑门,保持着室温固态体系量子逻辑门保真度的最高世界纪录。在本工作中,该团队瞄准了高保真度量子比特读出这一目标。

    日常生活中,我们若是一时看不清纸上的字,只需要多看一眼即增加测量时间,就能分辨出字形。这里一个前提是,无论我们盯着读多久,纸上的字都不会被“读坏”。而在微观世界里,事情就没这么容易了。在测量时,量子比特非常脆弱,其状态极易被破坏,严重限制了读出保真度。中科大科研团队将不耐读的自旋态替换成皮实、耐读的观测量再做读出。此新方法将误差压制到了4.6%。另外,该工作还确定性地证明了红外光通过单光子过程电离NV-激发态。

    新方法可以与光学结构等传统手段兼容,丰富了固态自旋的高保真度读出工具箱,在量子信息处理和量子精密测量方面具有重要应用。进一步提升红外光电离速率,有望突破量子比特读出的容错阈值。结合单电子晶体管读出技术,可实现光电集成化的量子芯片。红外波段对生物组织等样品光损伤更小,该技术可大幅提升量子传感探测效率。(记者 陈婉婉)

    

[责任编辑: 周雨濛 ]
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