我國實作矽基自旋量子比特的超快操控，速率創國際最高記錄

IT之家 1 月 13 日消息，中國科學技術大學郭光燦院士團隊與美國、澳洲研究人員及本源量子共同合作，實作矽基自旋量子比特的超快操控，自旋翻轉速率超過 540MHz，這是目前國際上已報道的最高值。目前該成果的相關研究論文已發表在 1 月 11 日的《自然》期刊上。

論文指出，自旋軌道耦合場的方向會影響自旋比特操控速率及比特初始化與讀取的保真度，運作速度和相幹時間是衡量一個量子比特可行性的兩個核心名額。強自旋軌道互相作用（SOI）和相對較弱的超精細互相作用使鍺（Ge）中的空穴成為具有快速全電相幹控制的自旋量子比特的候選體系。

科研團隊在基本溫度為 10 mK（絕對零度以上 0.01 度）的牛津 Triton 稀釋制冷機中進行實驗，通過優化器件性能，在耦合強度高度可調的雙量子點中完成了自旋量子比特的泡利自旋阻塞讀取，觀測到了多能級的電偶極自旋共振譜。

最終，科研團隊通過調節不同的自旋翻轉模式，在 100 mT（毫特斯拉）的磁場下，實作了速率超過 540 MHz 的自旋量子比特的超快操控，創下了半導體系統中超快自旋量子比特控制的最高記錄。

科研團隊證明了在 GHW 中重洞（HHs）的強 SOI，其特點是 1.5nm 的短自旋軌道長度。該研究結果表明，鍺矽空穴自旋量子比特體系是實作全電控半導體量子計算的重要候選之一，可滿足 DiVincenzo 準則對可擴充量子資訊處理器的要求。這一成果為半導體量子計算的研究開拓了新領域。

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