日本理化学研究所在硅量子点寿命研究上有所突破

发布时间：2023-05-19 10:33:21 所属栏目：外闻来源：

导读：日本理化学研究所的物理学家开发了一个优化半导体纳米设备的理论模型，证明了精心设计的量子点可以创造出抗噪声的强大的硅空旋量子比特。这项研究对于理解去噪和设计大规模量子计算机至关重要。

被困在半导体设备

日本理化学研究所的物理学家开发了一个优化半导体纳米设备的理论模型，证明了精心设计的量子点可以创造出抗噪声的强大的硅空旋量子比特。这项研究对于理解去噪和设计大规模量子计算机至关重要。

被困在半导体设备中的电子为未来的量子计算机提供了一个很有前途的构建模块。电子有一种被称为自旋的特性，当被测量时，它以两种状态之一存在，就像传统计算中使用的二进制信息或比特。但由于其量子性质，自旋可以存在于两种状态的叠加中。这些量子比特，或称量子比特，是量子信息处理的核心。

电子或其他带正电的对应物，即空穴，可以被隔离在被称为量子点的微小半导体块中。但电子和空穴的自旋只能在有限的时间内保持其量子状态。来自自旋环境的干扰或噪音，可以改变自旋状态。物理化学研究所新兴物质科学中心（CEMS）的彼得-斯塔诺解释说："一旦一个量子状态被分配给一个量子比特，它立即开始消退。"

现在，斯塔诺与CEMS的同事Ognjen Malkoc和Daniel Loss一起，从理论上建立了一个被困在硅量子点中的孔的模型。他们通过该模型表明,在该量子点的大小和形状以及所处的磁场与电场作用下,空穴自旋保持其量子状态的长度决定了该量子点的持续性。

该团队通过超越既定的理论模型，确定了量子点的稳健配置。斯塔诺说："我们的结果表明，通过精心设计一个量子点，并以特定的方式放置电场和磁场，我们可以找到甜蜜点，在这些甜蜜点上，硅空穴-自旋量子比特对电噪声具有明显的鲁棒性。"

这突出了自旋量子比特的主要优势之一--由于电噪声是半导体设备中产生的最强噪声,这些半导体装置大部份不会受到电噪声的影响。

但是去噪只是优化量子点用于量子信息处理时的设计考虑之一。读取、写入和操作量子信息的速度和可靠性也很重要。

"所有这些方面都会对量子点设计有类似的敏感性，"斯塔诺说。"我们的目标是利用这里看到的敏感性，优化自旋-量子位设计。"

（编辑：汽车网）

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