中国科大首次在固态体系实现保真度99.92%量子受控非门

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中新网合肥2月3日电 (记者 吴兰)记者3日从中国科学技术大学获悉，该校中科院微观磁共振重点实验室杜江峰院士、石发展教授等在量子操控领域取得重要进展——首次在固态体系实现保真度99.92%量子受控非门。

相关研究成果近日发表于国际著名学术期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)。

高保真两比特量子门在量子信息处理，特别是容错量子计算中起着至关重要的作用。然而，量子比特会不可避免地与环境发生相互作用，这极大地降低了逻辑门的保真度，对于固态量子系统更是如此。

经过几十年的努力，超导、离子阱、固态缺陷和量子点等量子系统，已经实现了保真度超过容错阈值(约99%)的两比特门。然而，可实用的大规模量子计算要求其保真度至少达到99.9%。固态体系由于受到更为嘈杂的固态环境的干扰，实现超过99.9%保真度的两比特门是一项艰巨的挑战。

此次工作中，研究团队通过对噪声的细致测量，建立了一个准确且完整的噪声模型。通过对形状脉冲进行精巧的设计，使其能抵抗噪声模型中的各种磁噪声，最终将磁噪声对量子受控非门的影响降低了两个数量级，降至10的负4次方以下。

经过实验，研究人员测得形状脉冲实现的量子受控非门保真度为99.92%，并分析得知剩余错误主要来源可在技术上被进一步消除，因此未来有望将量子受控非门保真度进一步提高到99.99%以上。

研究人员认为，该工作的方法是通用的，可进一步推广至其它固态体系，如硅量子点、金刚石和碳化硅中的其它缺陷、稀土掺杂系统等。(完)