記者3日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校中科院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室杜江峰院士、石發(fā)展教授等在量子操控領(lǐng)域取得重要進(jìn)展——首次在固態(tài)體系實(shí)現(xiàn)保真度99.92%量子受控非門(mén)。
相關(guān)研究成果近日發(fā)表于國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters)。
高保真兩比特量子門(mén)在量子信息處理，特別是容錯(cuò)量子計(jì)算中起著至關(guān)重要的作用。然而，量子比特會(huì)不可避免地與環(huán)境發(fā)生相互作用，這極大地降低了邏輯門(mén)的保真度，對(duì)于固態(tài)量子系統(tǒng)更是如此。
經(jīng)過(guò)幾十年的努力，超導(dǎo)、離子阱、固態(tài)缺陷和量子點(diǎn)等量子系統(tǒng)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了保真度超過(guò)容錯(cuò)閾值(約99%)的兩比特門(mén)。然而，可實(shí)用的大規(guī)模量子計(jì)算要求其保真度至少達(dá)到99.9%。固態(tài)體系由于受到更為嘈雜的固態(tài)環(huán)境的干擾，實(shí)現(xiàn)超過(guò)99.9%保真度的兩比特門(mén)是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)。
此次工作中，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)噪聲的細(xì)致測(cè)量，建立了一個(gè)準(zhǔn)確且完整的噪聲模型。通過(guò)對(duì)形狀脈沖進(jìn)行精巧的設(shè)計(jì)，使其能抵抗噪聲模型中的各種磁噪聲，最終將磁噪聲對(duì)量子受控非門(mén)的影響降低了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，降至10的負(fù)4次方以下。
經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，研究人員測(cè)得形狀脈沖實(shí)現(xiàn)的量子受控非門(mén)保真度為99.92%，并分析得知剩余錯(cuò)誤主要來(lái)源可在技術(shù)上被進(jìn)一步消除，因此未來(lái)有望將量子受控非門(mén)保真度進(jìn)一步提高到99.99%以上。
研究人員認(rèn)為，該工作的方法是通用的，可進(jìn)一步推廣至其它固態(tài)體系，如硅量子點(diǎn)、金剛石和碳化硅中的其它缺陷、稀土摻雜系統(tǒng)等。(完)
