硅基自旋量子比特研究获希望
硅基自旋量子比特研究获希望
量子计较机研制进程中，量子比特的制备至关重要。硅基自旋量子比特以其超长的量子退相干时间，以及与现代半导体工艺技能兼容的高可扩展性，成为量子计较研究中最具吸引力的焦点偏向之一。克日，中国科学技能大学、中国科学院微电子研究所、本源量子计较公司等相助，在国际上首次发明白硅基自旋量子比特弛豫的强各向异性，实现硅基自旋量子比特寿命的高效调控，有利于进一步扩展硅基自旋量子比特。相关研究成就已颁发于《物理评论快报》，并入选编辑推荐。
连年来，包罗Intel、CEA-Leti、IMEC等国际巨头企业均已操作自身在半导体家产的优势积聚，开始参加硅基半导体量子计较研究。今朝，基于硅平面晶体管（Si MOS）和硅锗异质布局造的自旋量子比特的弛豫时间已经高出百毫秒，量子退相干时间也已高出百微秒，其单比特节制保真度可以到达99.9%，两比特节制保真度可以到达98%。
然而，硅基量子点中天然存在谷能级，在某些环境下自旋和谷能级会产生彼此殽杂（以下简称自旋-谷殽杂），在器件噪声的影响下会大幅低落自旋量子比特的弛豫时间和退相干时间，从而限制自旋量子比特的操控保真度。
已有研究发明，在特定磁场巨细下，自旋-谷殽杂效应会迅速低落自旋量子比特弛豫时间到1毫秒以下甚至到1微秒，形成自旋比特弛豫速率的“热点”。在比特数目增加后，这一现象会使比特阵列中呈现“坏点”的几率大大增加，阻碍了硅基自旋量子比特的进一步扩展。
为了抑制自旋-谷殽杂的倒霉影响，该研究中，研究人员通过制备高质量的Si MOS量子点，实现了自旋量子比特的单发读出，并以此丈量技能为基本研究了外加磁场强度和偏向对自旋量子比特弛豫速率的影响。
研究人员发明，当施加的面内磁场达到某一特定角度时，“热点”四周的自旋弛豫速率可以被迅速“冷却”，低落100倍以上，同时自旋弛豫时间从不到1毫秒增加到100毫秒以上。这一变革说明自旋-谷殽杂的巨细被有效抑制，为研究自旋-谷殽杂以及如何消除自旋-谷殽杂对自旋量子比特带来的倒霉影响提供了研究基本。
《物理评论快报》审稿人评价，这项事情对付阐发物理机制息争决寻找操控硅量子点中自旋自由度的最优事情点这种实际问题做出了重要孝敬；该事情是系统研究自旋弛豫各向异性的代表性事情之一，并提供了新的研究自旋谷能级殽杂的要领；这项事情使得对自旋、谷和轨道等自由度的彼此浸染的物理领略被提高到了一个新的高度。
相关论文信息：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.257701
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