中国科大郭光灿院士团队实现硅基量子计算自旋量子比特的超快调控

集微网消息，中国科学技术大学郭光灿院士团队在硅基半导体量子计算研究中取得重要进展。

该团队郭国平教授、李海欧教授等人与南科大量子科学与工程研究院黄培豪助理研究员、中科院物理研究所张建军研究员及本源量子计算有限公司合作，在硅基锗量子点中实现自旋量子比特操控速率的电场调控，及自旋翻转速率超1.2 GHz的自旋量子比特超快操控，该速率是国际上半导体量子点体系中已报道最高值。

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。同时，比特的操控速率与体系内的自旋轨道耦合强度成正相关，因此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。其中体系中的电场是调节自旋轨道耦合强度的一项重要手段，以此可以实现电场对自旋量子比特性质的高效调控。

为进一步提升自旋量子比特的性能，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超1.2 GHz的自旋比特超快操控速率，这也刷新课题组之前创造的半导体自旋比特操控速率达到540MHz的最快纪录。

中国科学技术大学消息指出，该工作对提升自旋量子比特的品质具有重要的指导意义，研究成果于4月26日在线发表在《Nano Letters》。该工作得到科技部、国家基金委、中国科学院以及安徽省的资助；李海欧教授得到中国科学技术大学仲英青年学者项目资助。（校对/姜羽桐）