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中国科大半导体三量子比特逻辑门

作者:大时代娱乐2018-02-26

近日,新火大时代1990由中国科学院院士、中国科学技术大学教授郭光灿中国科学院半导体量子点LED的扩展量子信息科学重点实验室中国科学院取得了新的进展:半导体量子芯片研究组郭平教授的实验室,李和他的同事Xiao Ming seagull,曹岗等。创新设计并制作了半导体芯片六量子点,实现了三比特量子比特门控制。这是第一个在半导体量子点系统中实现的国际量子比特逻辑门,为今后集成半导体量子芯片的发展奠定了基础。研究结果发表在《物理评论》上。

与现代半导体技术兼容的半导体全电子控制量子芯片的研制是量子计算机发展的重要方向之一。量子点量子比特的制备、操作和多比特扩展是这一研究方向的核心任务。郭国平研究组致力于半导体量子芯片长期发展,目标是掌握半导体量子芯片的制备和操作的核心技术,已在2013实现单个半导体量子点电荷量子比特的超快通用量子逻辑门,2015个控制半导体量子点电荷量子比特的非逻辑门,并构造了一种半导体单电荷量子比特和基于单元库的两比特逻辑门。

三量子比特Toffoli门是由两个控制比特和一个目标点。目标比特的量子态由两个量子态控制位控制。它是量子计算研究中的一种通用量子逻辑门。Toffoli是构造量子纠错码的关键要素之一,与单位门和两比特门组合构建三量子比特Toffoli门需要6个位和10位闸门控制。因此,三量子比特Toffoli门一次性的建设可以大大减少量子比特操作数,突破现有的退相干时间的限制,并进一步提高量子计算的效率。研究人员分析了通过理论计算、T型电极开口六型量子点结构的设计,该控制位和目标位的结构有很强的耦合,和两个控制比特之间的耦合很小,很好地满足的目标位控制两个控制位操作的实现,利用优化设计高频脉冲量子测量和控制线路,世界第一的Toffoli基于三比特逻辑门的半导体量子点系统的成功实施,奠定了可扩展和集成的半导体量子芯片发展的基础。

作者认为,这项工作是“半导体量子点计算”的一个重要进展,它基于“这项工作的细节,清楚地显示了高水平的实验技术,带来了很高的研究兴趣,将在科研工作者的量子点量子计算研究领域中得到充分的控制”。

这项研究由科技部资助,中国国家自然科学基金、中国科学院和教育部。

三,量子比特结构:左双量子点为目标比特,右边的双量子点和下面的双量子点构成一个控制位来操纵目标比特(代表量子位的两种状态)。

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