記者3日從中國科學技術大學獲悉，該校中科院微觀磁共振重點實驗室杜江峰院士、石發(fā)展教授等在量子操控領域取得重要進展——首次在固態(tài)體系實現(xiàn)保真度99.92%量子受控非門。
相關研究成果近日發(fā)表于國際著名學術期刊《物理評論快報》(Physical Review Letters)。
高保真兩比特量子門在量子信息處理，特別是容錯量子計算中起著至關重要的作用。然而，量子比特會不可避免地與環(huán)境發(fā)生相互作用，這極大地降低了邏輯門的保真度，對于固態(tài)量子系統(tǒng)更是如此。
經過幾十年的努力，超導、離子阱、固態(tài)缺陷和量子點等量子系統(tǒng)，已經實現(xiàn)了保真度超過容錯閾值(約99%)的兩比特門。然而，可實用的大規(guī)模量子計算要求其保真度至少達到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，實現(xiàn)超過99.9%保真度的兩比特門是一項艱巨的挑戰(zhàn)。
此次工作中，研究團隊通過對噪聲的細致測量，建立了一個準確且完整的噪聲模型。通過對形狀脈沖進行精巧的設計，使其能抵抗噪聲模型中的各種磁噪聲，最終將磁噪聲對量子受控非門的影響降低了兩個數(shù)量級，降至10的負4次方以下。
經過實驗，研究人員測得形狀脈沖實現(xiàn)的量子受控非門保真度為99.92%，并分析得知剩余錯誤主要來源可在技術上被進一步消除，因此未來有望將量子受控非門保真度進一步提高到99.99%以上。
研究人員認為，該工作的方法是通用的，可進一步推廣至其它固態(tài)體系，如硅量子點、金剛石和碳化硅中的其它缺陷、稀土摻雜系統(tǒng)等。(完)
