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2022-05-05 12:18 |
中國科大實現(xiàn)硅基量子芯片中自旋軌道耦合強度的高效調控
中國科學技術大學郭光燦院士團隊在硅基半導體量子芯片研究中取得重要進展。該團隊郭國平教授、李海歐教授等人與中科院物理所張建軍研究員、紐約州立大學布法羅分校胡學東教授以及本源量子計算有限公司合作，在硅基鍺空穴量子點中實現(xiàn)了自旋軌道耦合強度的高效調控，為該體系實現(xiàn)自旋軌道開關以及提升自旋量子比特的品質提供了重要的指導意義。研究成果以“Gate-Tunable Spin-Orbit Coupling in a Germanium Hole Double Quantum Dot”為題，于4月27日在線發(fā)表在國際應用物理知名期刊《Physical Review Applied》上。 IOcQ I:4.`
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硅基自旋量子比特因為其較長的量子退相干時間以及高操控保真度而受到廣泛關注，是未來實現(xiàn)量子計算機的有力競爭者。除此之外它與現(xiàn)代半導體工藝相兼容的特點使其大規(guī)模擴展成為可能。高操控保真度要求比特在擁有較長的量子退相干時間的同時具備足夠快的操控速率。傳統(tǒng)的比特操控方式——電子自旋共振由于受到加熱效應的限制，其翻轉速率較慢。當體系中存在較強的自旋軌道耦合時，理論和實驗研究都表明可以利用電偶極自旋共振實現(xiàn)自旋比特的翻轉，其翻轉速率與自旋軌道耦合強度成正比，可以大大提高比特操控速率。因此對體系內自旋軌道耦合效應進行研究，可以為實現(xiàn)自旋量子比特的高保真度操控提供重要的物理基礎。 ;*<tU
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李海歐、郭國平等人針對一維鍺納米線具有較強的自旋軌道耦合相互作用的特點，近年來開展了一系列系統(tǒng)性的實驗研究。通過測量雙量子點中自旋阻塞區(qū)間漏電流的各向異性，首次在硅基鍺納米線的空穴量子點中實現(xiàn)了朗道g因子張量和自旋軌道耦合場方向的測量與調控 [Nano Letters 21, 3835-3842 (2021)]。在此基礎上，2022年課題組利用電偶極自旋共振實現(xiàn)了國際上最快速率的自旋量子比特操控，翻轉速率可達540MHz[Nature Communications 13, 206 (2022)]。 1i
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