“我国学者量子计算研究获新进展：实现三量子点半导体比特高效调控”

本公司合肥1月2日电(记者徐海涛)近日，由中国科学技术大学郭光翠院士领导的中科院量子新闻要点实验室在半导体量子计算芯片的研究方面取得了新的进展。 实验室郭国平研究组创新性地引入第三量子点作为控制参数，在保证新型混合量子比特相干性的基础上，大大增强了混合量子比特的可控性。 国际应用物理学顶级期刊《应用物理评论》近日发表了这一成果。

研制与现代半导体工艺兼容的电控量子芯片是量子计算机研制的重要方向之一。 由于固体系统环境多而复杂，存在电荷噪声、核磁场等各种干扰避免机制，不同形式的编码方法有一定的限制，比特的超高速控制与相干常常不能并存。 郭国平研究组于年首次实现了砷化镓半导体二量子点芯片量子干涉特征好、操作速度快、可控性强的电控新型码量子位，使之前流传的电荷量子位质量因子提高了10倍以上。

最近，为了提高混合量子点能级的可控性，研究者将不对称思想进一步应用于三量子点系统，将传统的二量子点结构扩展为线性耦合三量子点系统。 他们通过理论计算分解发现，在中间量子点及其两侧量子点的耦合强度不对称的情况下，电子在二量子点中演化的能级结构可以被第三量子点有效地“间接”控制。 在实验中，他们首先通过半导体纳米加工工艺精确制备了非对称耦合的三量子点结构，利用电子的原子壳结构填充原理，巧妙地解决了多电子能级结构多、杂波的难题，构建了具有准平行能级的混合量子位。 已经表明，在保证比特相干时间的情况下，通过调节第三个量子点的电极电压，比特电平可以在15ghz的范围内连续调整。

有效控制量子点系统的能级是半导体量子计算行业的难点之一，该行业不仅为混合量子比特的可控性问题提供了可能的处理方案，也为半导体量子计算提供了新的控制思路。