|
正文共：1732字
预计阅读时间：5分钟 HRL研究实验室的研究人员实现了编码自旋量子比特通用控制的首次演示，这意味着量子比特可以成功地用于任何类型的量子计算算法的实现，这是迈向商业量子计算机的一个关键步骤。 相关研究成果以“Universal logic with encoded spin qubits in silicon”为题，已发表于国际著名期刊《Nature》[1]。HRL研究实验室被认为是世界一流的物理科学和工程研究实验室之一，总部位于美国加利福尼亚州，由波音公司、通用汽车所有。 图｜在硅中渲染六点 SLEDGE 设备，它使用编码的自旋量子比特实现了通用逻辑。（来源：HRL 实验室）HRL实验室的研究人员此次的研究成果，论证了编码自旋量子比特的通用控制，这种新兴的量子计算方法使用在 HRL 的 Malibu 洁净室中制造的新型硅基量子比特设备架构，将单个电子捕获在量子点中。三个这样的单电子的自旋承载着能量简并的量子比特状态，这些状态由最近邻接触相互作用控制，这些相互作用与相邻电子的自旋状态部分交换。在《Nature》杂志发表之前，HRL 实验已经在网上发表，它证明了对量子比特编码的普遍控制，这意味着量子比特可以成功地用于任何类型的量子计算算法的实现。编码的硅/硅锗量子点量子比特使用三个电子自旋和一个控制方案，即施加在金属栅极上的电压部分交换这些电子自旋的方向，而无需将它们对准任何特定方向。该演示涉及在百万分之几秒的过程中应用数千个精确校准的电压脉冲，彼此之间存在严格的关系。所使用的富含同位素的硅所提供的量子相干性、部分交换操作的全电和低串扰控制以及编码对某些错误源的可配置不敏感性结合在一起，为可扩展的容错和计算优势提供了强大的途径，是迈向商业量子计算机的主要步骤。HRL 科学家和第一作者 Aaron Weinstein 表示：“除了设计和制造方面的明显挑战之外，还必须编写许多强大的软件，例如调整和校准我们的控制方案，在开发高效、自动化的程序以确定施加的电压导致多大程度的部分交换方面付出了巨大的努力。由于必须实施数以千计的此类操作才能确定错误级别，因此每个操作都必须精确。我们努力让所有这些控制都能高精度地工作。”HRL 组长兼合著者 Mitch Jones 表示：“这在很大程度上是团队的努力，完美精确的控制软件、理论、设备开发和制造团队的支持工作至关重要。此外，需要对设备进行多次测量，以充分了解内部物理并开发可靠控制这些量子力学相互作用的例程。这项工作和演示是这些测量的顶峰，与我遇到的一些最聪明的科学家一起工作的时间让一切变得更好。” HRL 组长兼合著者 Thaddeus Ladd 说：“很难定义什么是最好的量子比特技术，但我认为硅交换量子比特至少是最平衡的，真正的挑战仍然在于改善错误、规模、速度、均匀性、串扰和其他方面，但这些都不需要奇迹。对于许多其他种类的量子比特，至少有一个方面看起来仍然非常非常难。”-End- [1]https://www./articles/s41586-023-05777-3声明：此文出于传递更多信息。若有错误或侵权，请联系
|
