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(資料圖片僅供參考)

（記者 陳婉婉）中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊(duì)教授郭國(guó)平、李海歐等人，與南方科技大學(xué)、中科院物理研究所等單位科研人員以及本源量子計(jì)算有限公司合作，在硅基鍺量子點(diǎn)中實(shí)現(xiàn)了自旋量子比特操控速率的電場(chǎng)調(diào)控，以及自旋翻轉(zhuǎn)速率超過(guò)1.2GHz的自旋量子比特超快操控，速率達(dá)到國(guó)際上半導(dǎo)體量子點(diǎn)體系中已報(bào)道的最高值。該研究成果日前在線發(fā)表于《納米快報(bào)》。

硅基半導(dǎo)體自旋量子比特是實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)研制的重要候選者之一。高操控保真度要求比特在擁有較長(zhǎng)的量子退相干時(shí)間的同時(shí)具備更快的操控速率。而傳統(tǒng)方案利用電子自旋共振方式實(shí)現(xiàn)自旋比特翻轉(zhuǎn)，這種方式的比特操控速率較慢。

研究人員發(fā)現(xiàn)，利用電偶極自旋共振機(jī)制實(shí)現(xiàn)自旋比特翻轉(zhuǎn)，具備較快的操控速率。比特的操控速率對(duì)體系內(nèi)自旋軌道耦合強(qiáng)度的有效調(diào)控，是實(shí)現(xiàn)自旋量子比特高保真度操控重要的物理基礎(chǔ)。

在前期研究基礎(chǔ)上，研究人員經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)探究發(fā)現(xiàn)，體系內(nèi)的電場(chǎng)參數(shù)對(duì)自旋量子比特的操控速率具有明顯的調(diào)制作用。通過(guò)物理建模和數(shù)據(jù)分析，研究人員利用電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)體系內(nèi)自旋軌道耦合效應(yīng)的調(diào)制作用，以及量子點(diǎn)中軌道激發(fā)態(tài)對(duì)比特操控速率的貢獻(xiàn)，自洽地解釋了電場(chǎng)對(duì)自旋量子比特操控速率調(diào)制的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。并在實(shí)驗(yàn)上進(jìn)一步測(cè)得了超過(guò)1.2GHz的自旋比特超快操控速率，這也刷新了課題組之前創(chuàng)造的最快記錄。

研究人員認(rèn)為，該工作對(duì)研究空穴自旋量子比特操控的物理機(jī)制以及推動(dòng)硅基半導(dǎo)體量子計(jì)算研究具有重要的指導(dǎo)意義。

責(zé)任編輯：王振華