五个硅自旋量子比特同时实现高保真操控

理化学研究所新兴物质科学中心的物理学家及其合作者展示了对多个同时工作的硅自旋量子比特的高精度操控。该研究于10月15日发表在Nature Physics上。

实验使用了由五个量子比特组成的阵列，它们连接到同一条微波控制线。通过找出同时操作时产生误差的一个主要原因，研究团队开发出一种技术，可降低这些误差并保持精度。

为什么同时操控很困难

量子计算机使用量子比特，它可以处于0和1的叠加组合状态。硅自旋量子比特将信息存储在被限制在硅中的单个电子的自旋里，而可靠的计算需要对这些自旋进行极其精确的控制。微波信号可以实现这种控制，但同时操作多个量子比特可能产生不必要的效应，干扰精度。

研究人员将问题的很大一部分归因于交流斯塔克位移。当微波控制信号改变量子比特的有效能级、导致其量子态相位发生变化时，就会出现这种效应。这些相位偏移可能干扰单个量子比特的预期运行，尤其是在同时控制多个量子比特时。

这意味着什么

“这表明即使同时操作多个量子比特，也能保持高保真度的控制，是迈向扩展硅基量子处理器的重要一步，”理化学研究所研究科学家、共同第一作者、实验负责人莱昂·卡门津德（Leon Camenzind）说。我们掌握的摘要没有给出保真度的具体数字，这些数据见论文。更多内容请见我们的科学栏目。