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半导体量子比特纳电荷噪声实现大规模纠错量子计算机所需精度水平

来源:中国产业新闻网 编辑:金子 2020-10-14 14:32:52

  澳大利亚新南威尔士大学的研究人员在最新一期的《高级材料》(AdvancedMaterials)中写道,他们已经开发出了“最安静的”——迄今为止噪声最低的半导体量子位,为进一步开发大规模纠错量子计算机奠定了基础。

  量子计算机要进行有用的计算,量子比特编码的量子信息的精度必须尽可能达到100%。由硅中原子的电子制成的量子比特可以帮助科学家开发大规模的量子计算机,但是硅材料中的缺陷会引起电荷噪声,干扰量子信息,影响其准确性——即使材料中只有少量杂质,电荷噪声的水平也会受到影响。

  正如最新研究的主要作者路德维希·克兰兹(Ludwigkranz)所说:“半导体量子比特纳的电荷噪声一直是实现大规模纠错量子计算机所需精度水平的主要‘路障’。

  有鉴于此,在最新的研究中,kranz的团队通过减少硅片中的杂质并使磷原子远离产生最大噪声的表面和界面,创建了噪声水平最低的半导体量子位。

  克兰兹说:“通过优化硅片制造工艺,我们实现了比之前记录低10倍的噪声水平,这是迄今为止半导体量子位的最低电荷噪声水平。我们的研究表明,电荷噪声可以降低到非常低的水平,从而最小化它对量子位的影响。"

  此外,研究人员表示,为了进行大规模量子计算所需的无误差计算,任何量子计算机的核心部件——两个量子比特门的精度都要求超过99%。为了达到这个保真度阈值,量子操作需要稳定和快速。米歇尔·西蒙斯(MichelSimmons)领导的团队最近证明,他们可以在1微秒内读出量子位。

  西蒙斯说:“这项研究结合了最低电荷噪声的最新研究成果,有可能实现硅原子量子位99.99%的保真度。我们正在努力开发一种具有快速、稳定、高精度和长相干时间等优点的器件。这是迈向全尺寸硅量子处理器的重要一步。"

  据报道,西蒙斯团队正在使用硅制造商用量子计算机,他们希望到2023年开发出10量子位的量子集成处理器原型。

责任编辑:金子
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