速率创国际最高纪录！中科大实现硅基半导体自旋量子比特的超快操控

据中国科学技术大学官网消息，该校郭光灿院士带领的团队实现了硅基半导体自旋量子比特的超快操控，其自旋翻转速率超过540MHz，是目前国际上已报道的最高值。1月11日，该研究成果发表在国际知名期刊《自然·通讯》上。

硅基半导体自旋量子比特以其长量子退相干时间和高操控保真度，以及其与现代半导体工艺技术兼容的高可扩展性，成为量子计算研究的核心方向之一。高操控保真度要求比特在拥有较长的量子退相干时间的同时具备更快的操控速率。传统方案利用电子自旋共振方式实现自旋比特翻转，这种方式的比特操控速率较慢。

在新研究中，郭光灿团队在基本温度为10 mK（绝对零度以上0.01度）的牛津Triton稀释制冷机中进行实验，通过优化器件性能，在耦合强度高度可调的双量子点中完成了自旋量子比特的泡利自旋阻塞读取，观测到了多能级的电偶极自旋共振谱。通过调节不同的自旋翻转模式，在100 mT（毫特斯拉）的磁场下，实现了速率超过 540 MHz的自旋量子比特的超快操控。

此次技术成果通过建模分析，揭示了超快自旋量子比特操控速率的主要贡献，来自于该体系的强自旋轨道耦合效应。研究结果表明锗硅空穴自旋量子比特体系是实现全电控半导体量子计算的重要候选之一，为半导体量子计算研究开拓了一个新的领域。

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