矽基量子芯片中自旋軌道(dào)耦合強度高(gāo)效調控實現

       科技(jì)日報合肥5月4日電(diàn) （記者吳長鋒）記者4日從中國科學技(jì)術(shù)大(dà)學獲悉，該校(xiào)郭光燦院士團隊郭國平教授、李海歐教授等人(rén)與合作(zuò)者攜手，在矽基鍺空(kōng)穴量子點中實現了自旋軌道(dào)耦合強度的高(gāo)效調控，這對該體(tǐ)系實現自旋軌道(dào)開(kāi)關以及提升自旋量子比特的品質具有(yǒu)重要的指導意義。研究成果日前在線發表在國際應用物理(lǐ)知名期刊《應用物理(lǐ)評論》上(shàng)。

矽基自旋量子比特具有(yǒu)較長的量子退相幹時(shí)間(jiān)以及高(gāo)操控保真度，是未來(lái)實現量子計(jì)算(suàn)機的有(yǒu)力候選者。高(gāo)操控保真度要求比特在擁有(yǒu)較長的量子退相幹時(shí)間(jiān)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(diàn)子自旋共振受到加熱效應的限制(zhì)，其翻轉速率較慢。當體(tǐ)系中存在較強的自旋軌道(dào)耦合時(shí)，理(lǐ)論和(hé)實驗研究都表明(míng)可(kě)以利用電(diàn)偶極自旋共振實現自旋比特的翻轉，其翻轉速率與自旋軌道(dào)耦合強度成正比，可(kě)以大(dà)大(dà)提高(gāo)比特操控速率。

研究人(rén)員通(tōng)過理(lǐ)論建模和(hé)數(shù)值分析，得(de)到了體(tǐ)系內(nèi)的自旋軌道(dào)強度。通(tōng)過調節栅極電(diàn)壓并改變雙量子點間(jiān)的耦合強度，實現了體(tǐ)系中自旋軌道(dào)耦合強度的大(dà)範圍調控。同時(shí)，研究表明(míng)，通(tōng)過調節體(tǐ)系內(nèi)的自旋耦合強度并改變納米線的生(shēng)長方向，既可(kě)以在動量空(kōng)間(jiān)找到一個(gè)自旋軌道(dào)耦合完全關閉的位置，也可(kě)以利用自旋軌道(dào)開(kāi)關找到在實現比特超快操控速率的同時(shí)，使得(de)比特保持較長的量子退相幹時(shí)間(jiān)的最佳操控點。

這一新發現為(wèi)實現比特高(gāo)保真度操控以及提升自旋量子比特的品質提供了重要的研究基礎。