北京時(shí)間07月07日消息，中國(guó)觸摸屏網(wǎng)訊，研究小組獲得了基于硅量子點(diǎn)的自旋量子比特壽命的高級(jí)控制

據(jù)報(bào)道，通過(guò)相對(duì)于硅晶片的晶軸調(diào)整外部磁場(chǎng)的方向，硅量子點(diǎn)中自旋壽命(弛豫時(shí)間)提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。這一突破是由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)量子信息中科院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的郭光燦院士帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)完成的，郭國(guó)平教授，李海鷗教授與他們的同事以及Origin Quantum Computing Company Limited。這項(xiàng)工作發(fā)表在2020年6月23日的《物理評(píng)論快報(bào)》上。

    本文來(lái)自：http://www.zc28898.cn/lcd/news/dynamic/2020/0707/57667.html

基于硅量子點(diǎn)的自旋量子位因其長(zhǎng)的相干時(shí)間以及與現(xiàn)代半導(dǎo)體技術(shù)的兼容性而成為大規(guī)模量子計(jì)算發(fā)展中的核心問(wèn)題。最近放松時(shí)間Si MOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)和Si / SiGe異質(zhì)結(jié)構(gòu)中形成的自旋量子位的相移時(shí)間分別超過(guò)了數(shù)百毫秒和數(shù)百微秒，導(dǎo)致單量子位控制保真度超過(guò)99.9%，而兩個(gè)量子位門(mén)的保真度超過(guò)98%。隨著學(xué)院的成功，行業(yè)中的實(shí)驗(yàn)室和公司開(kāi)始涉足這一領(lǐng)域，例如英特爾，CEA-Leti和IMEC。但是，硅量子點(diǎn)中谷值狀態(tài)(與特定電子能帶中的傾角相關(guān)的狀態(tài))的存在會(huì)通過(guò)自旋谷混合嚴(yán)重降低自旋弛豫時(shí)間和移相時(shí)間，并限制了量子位的控制保真度。據(jù)報(bào)道，在一定的磁場(chǎng)下，自旋谷混合可以將自旋弛豫時(shí)間減少到小于一毫秒(在某些條件下甚至是一微秒)，這稱(chēng)為自旋弛豫“熱點(diǎn)”。當(dāng)量子位數(shù)量增加時(shí)，此現(xiàn)象將導(dǎo)致大量“壞”量子位，并阻止進(jìn)一步擴(kuò)展到更多的量子位。

抑制自旋谷混合的不利影響的傳統(tǒng)方法是增加波谷分裂的幅度，并將量子位推得足夠遠(yuǎn)，以使自旋和波谷狀態(tài)不再混合。但是，由于谷值受材料中多種因素的影響(通常不均勻)，因此谷值分裂的幅度難以控制(尤其是在Si / SiGe異質(zhì)結(jié)構(gòu)中)。另一種方法是直接控制自旋谷混合的幅度。據(jù)報(bào)道，在GaAs量子點(diǎn)中，自旋軌道耦合的強(qiáng)度可通過(guò)面內(nèi)磁場(chǎng)取向來(lái)調(diào)節(jié)，因此自旋弛豫時(shí)間延長(zhǎng)。盡管如此，到目前為止，仍然沒(méi)有關(guān)于外部磁場(chǎng)方向如何影響硅中自旋谷混合強(qiáng)度的報(bào)道。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，李海鷗教授，郭國(guó)平教授及其同事制造了高質(zhì)量的Si MOS量子點(diǎn)并實(shí)現(xiàn)了自旋量子位的單次讀出。基于這種可靠的技術(shù)，他們研究了外部磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向?qū)ψ孕谠ニ俾实挠绊憽Ｋ麄儼l(fā)現(xiàn)當(dāng)面內(nèi)的外部磁場(chǎng)如果以一定角度定向，則可以將自旋弛豫“熱點(diǎn)”“冷卻”兩個(gè)數(shù)量級(jí)，從而將弛豫時(shí)間從不到一毫秒增加到一百多毫秒。這種巨大的變化表明自旋谷混合得到了有效抑制，這為今后如何擺脫自旋谷混合的自旋量子比特奠定了基礎(chǔ)。研究人員還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電場(chǎng)變化時(shí)，各向異性仍可能超過(guò)兩個(gè)數(shù)量級(jí)。這表明各向異性大小在一定范圍內(nèi)與電場(chǎng)無(wú)關(guān)，可以應(yīng)用于包含不同局部電場(chǎng)的量子位陣列，這應(yīng)該為優(yōu)化讀數(shù)提供新的方向，

這項(xiàng)工作受到匿名裁判的高度評(píng)價(jià)，他說(shuō)：“這項(xiàng)工作為揭示潛在現(xiàn)象和解決發(fā)現(xiàn)最佳工作條件以利用硅量子點(diǎn)的自旋自由度做出了實(shí)際貢獻(xiàn)，”和“本手稿中的研究代表了為實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)中的自旋弛豫各向異性而進(jìn)行的為數(shù)不多的廣泛研究之一，并提供了潛在的新方法來(lái)探索谷間和谷內(nèi)自旋混合機(jī)制的各向異性，”和“這項(xiàng)工作將自旋，谷底和軌道自由度的相互作用帶入了一個(gè)新的高度。”
 

觸摸屏與OLED網(wǎng)推出微信公共平臺(tái)，每日一條微信新聞，涵蓋觸摸屏材料、觸摸屏設(shè)備、觸控面板行業(yè)主要資訊，第一時(shí)間了解觸摸屏行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)。關(guān)注辦法：微信公眾號(hào)“i51touch” 或微信中掃描下面二維碼關(guān)注，或這里查看詳細(xì)步驟