【儀表儀表網(wǎng) 儀表上游】在國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“量子調(diào)控與量子信息”重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目“半導(dǎo)體量子芯片”的支持下，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭國平教授研究組在半導(dǎo)體量子芯片中，創(chuàng)新性地引入第三個(gè)量子點(diǎn)作為控制參數(shù)，在保證新型雜化量子比特相干性的前提下，成功實(shí)現(xiàn)了量子比特能級(jí)的連續(xù)調(diào)節(jié)，極大地增強(qiáng)了雜化量子比特的可控性。
 

 

　　該研究組2016年利用量子點(diǎn)的非對(duì)稱性，構(gòu)建電子與自旋雜化態(tài)，在砷化鎵半導(dǎo)體雙量子點(diǎn)芯片中實(shí)現(xiàn)了量子相干特性好、操控速度快、可控性強(qiáng)的電控新型編碼量子比特，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，把傳統(tǒng)電荷量子比特的品質(zhì)因子(相干時(shí)間與操控速度的比值)提高了十倍以上。為了提高雜化量子比特能級(jí)可控性，研究人員將非對(duì)稱思想進(jìn)一步運(yùn)用到三量子點(diǎn)系統(tǒng)，將原有的雙量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)擴(kuò)展成線性耦合三量子點(diǎn)系統(tǒng)。利用電子的原子殼層結(jié)構(gòu)填充原理，巧妙地化解了多電子能級(jí)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性這一難題，構(gòu)造了具有準(zhǔn)平行能級(jí)的雜化量子比特。在保證比特相干時(shí)間的情況下，通過調(diào)節(jié)第三個(gè)量子點(diǎn)的電極電壓，清晰地觀察到比特能級(jí)在2 ~ 15 GHz 范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。
 

　　調(diào)控量子點(diǎn)系統(tǒng)能級(jí)是半導(dǎo)體量子計(jì)算領(lǐng)域的一個(gè)難點(diǎn)問題，該工作不僅為雜化量子比特的可控性問題提供了一個(gè)可能的解決方案，也為半導(dǎo)體量子計(jì)算提供了一種新的調(diào)控思路。相關(guān)研究成果發(fā)表在2017年12月29日出版的《Physics Review Applied》上，審稿人高度評(píng)價(jià)這個(gè)工作是基于自旋量子計(jì)算方面的一個(gè)重要進(jìn)展，同時(shí)為多電子量子點(diǎn)器件的研究提供了新視野。
 

　　(原標(biāo)題：半導(dǎo)體量子比特調(diào)控取得重要進(jìn)展)