中国科大参与实现“超快调速”自旋量子比特

中国科学技术大学郭光灿院士团队教授郭国平、李海欧等人，与南方科技大学、中科院物理研究所等单位科研人员以及本源量子计算有限公司合作，在硅基锗量子点中实现了自旋量子比特操控速率的电场调控，以及自旋翻转速率超过1.2GHz的自旋量子比特超快操控，速率达到国际上半导体量子点体系中已报道的最高值。该研究成果日前在线发表于《纳米快报》。

硅基半导体自旋量子比特是实现量子计算机研制的重要候选者之一。高操控保真度要求比特在拥有较长的量子退相干时间的同时具备更快的操控速率。而传统方案利用电子自旋共振方式实现自旋比特翻转，这种方式的比特操控速率较慢。

研究人员发现，利用电偶极自旋共振机制实现自旋比特翻转，具备较快的操控速率。比特的操控速率对体系内自旋轨道耦合强度的有效调控，是实现自旋量子比特高保真度操控重要的物理基础。

在前期研究基础上，研究人员经过实验探究发现，体系内的电场参数对自旋量子比特的操控速率具有明显的调制作用。通过物理建模和数据分析，研究人员利用电场强度对体系内自旋轨道耦合效应的调制作用，以及量子点中轨道激发态对比特操控速率的贡献，自洽地解释了电场对自旋量子比特操控速率调制的实验结果。并在实验上进一步测得了超过1.2GHz的自旋比特超快操控速率，这也刷新了课题组之前创造的最快记录。

研究人员认为，该工作对研究空穴自旋量子比特操控的物理机制以及推动硅基半导体量子计算研究具有重要的指导意义。