大突破!硅片上首次成功实现三量子比特同时纠缠

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量子纠缠是相干量子态的一个基本属性,也是量子计算的一个重要资源。在大规模的量子系统中,错误的积累需要量子纠错的概念。纠错的第一步是建立真正的多量子比特纠缠,这已经成为量子计算平台的性能基准,如超导电路,陷落离子和钻石中的氮空穴中心。

在大规模量子计算设备的候选者中,硅基自旋量子比特提供了杰出的纳米加工能力,可以进行扩展。在最近的一项研究当中,科学家们已经在一块硅片上实现了三个纠缠的量子比特一起运行。

两个量子位的操作足以进行基本的逻辑计算。但三量子比特系统是扩大规模和实施纠错的最小单位。研究人员说,使用硅点作为他们的量子比特的基础,意味着可以对它们应用高水平的稳定性和控制。硅也使得扩大这些系统的规模更加实用,这也是该团队在未来热衷于做的事情。

研究团队首先将两个量子比特纠缠在一起(电视剧),也就是所谓的双量子比特门 -- 量子计算机的一个标准构件。然后,该门与第三个量子比特相结合,保真度达到令人印象深刻的 88%(衡量系统的可靠程度)。

每个量子硅点持有一个电子,其自旋上升和自旋下降的状态进行编码。该装置还包括一个集成磁铁,使每个量子比特能够使用磁场单独控制。

这一研究成功将量子计算机的商业化推进了一大步。更重要的是,研究人员认为,量子硅点在同一电路中连接越来越多的量子比特,还有很多事情要做。全面的量子计算机可能比我们想象的更接近。

这项研究题为 "Quantum tomography of an entangled three-qubit state in silicon",发表在《自然 · 纳米技术》上。


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