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中新網(wǎng)合肥2月3日電 (記者 吳蘭)記者3日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校中科院微觀磁共振重點實驗室杜江峰院士、石發(fā)展教授等在量子操控領(lǐng)域取得重要進(jìn)展——首次在固態(tài)體系實現(xiàn)保真度99.92%量子受控非門。

相關(guān)研究成果近日發(fā)表于國際著名學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》(Physical Review Letters)。

高保真兩比特量子門在量子信息處理，特別是容錯量子計算中起著至關(guān)重要的作用。然而，量子比特會不可避免地與環(huán)境發(fā)生相互作用，這極大地降低了邏輯門的保真度，對于固態(tài)量子系統(tǒng)更是如此。

經(jīng)過幾十年的努力，超導(dǎo)、離子阱、固態(tài)缺陷和量子點等量子系統(tǒng)，已經(jīng)實現(xiàn)了保真度超過容錯閾值(約99%)的兩比特門。然而，可實用的大規(guī)模量子計算要求其保真度至少達(dá)到99.9%。固態(tài)體系由于受到更為嘈雜的固態(tài)環(huán)境的干擾，實現(xiàn)超過99.9%保真度的兩比特門是一項艱巨的挑戰(zhàn)。

此次工作中，研究團(tuán)隊通過對噪聲的細(xì)致測量，建立了一個準(zhǔn)確且完整的噪聲模型。通過對形狀脈沖進(jìn)行精巧的設(shè)計，使其能抵抗噪聲模型中的各種磁噪聲，最終將磁噪聲對量子受控非門的影響降低了兩個數(shù)量級，降至10的負(fù)4次方以下。

經(jīng)過實驗，研究人員測得形狀脈沖實現(xiàn)的量子受控非門保真度為99.92%，并分析得知剩余錯誤主要來源可在技術(shù)上被進(jìn)一步消除，因此未來有望將量子受控非門保真度進(jìn)一步提高到99.99%以上。

研究人員認(rèn)為，該工作的方法是通用的，可進(jìn)一步推廣至其它固態(tài)體系，如硅量子點、金剛石和碳化硅中的其它缺陷、稀土摻雜系統(tǒng)等。(完)