硅基量子芯片中自旋軌道耦合強度高效調控實(shí)現

  ICC訊 記者4日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校郭光燦院士團隊郭國平教授、李海歐教授等人與合作者攜手，在硅基鍺空穴量子點(diǎn)中實(shí)現了自旋軌道耦合強度的高效調控，這對該體系實(shí)現自旋軌道開(kāi)關(guān)以及提升自旋量子比特的品質(zhì)具有重要的指導意義。研究成果日前在線(xiàn)發(fā)表在國際應用物理知名期刊《應用物理評論》上。

  硅基自旋量子比特具有較長(cháng)的量子退相干時(shí)間以及高操控保真度，是未來(lái)實(shí)現量子計算機的有力候選者。高操控保真度要求比特在擁有較長(cháng)的量子退相干時(shí)間的同時(shí)具備足夠快的操控速率。由于傳統的比特操控方式電子自旋共振受到加熱效應的限制，其翻轉速率較慢。當體系中存在較強的自旋軌道耦合時(shí)，理論和實(shí)驗研究都表明可以利用電偶極自旋共振實(shí)現自旋比特的翻轉，其翻轉速率與自旋軌道耦合強度成正比，可以大大提高比特操控速率。

  研究人員通過(guò)理論建模和數值分析，得到了體系內的自旋軌道強度。通過(guò)調節柵極電壓并改變雙量子點(diǎn)間的耦合強度，實(shí)現了體系中自旋軌道耦合強度的大范圍調控。同時(shí)，研究表明，通過(guò)調節體系內的自旋耦合強度并改變納米線(xiàn)的生長(cháng)方向，既可以在動(dòng)量空間找到一個(gè)自旋軌道耦合完全關(guān)閉的位置，也可以利用自旋軌道開(kāi)關(guān)找到在實(shí)現比特超快操控速率的同時(shí)，使得比特保持較長(cháng)的量子退相干時(shí)間的最佳操控點(diǎn)。

  這一新發(fā)現為實(shí)現比特高保真度操控以及提升自旋量子比特的品質(zhì)提供了重要的研究基礎。