中国科研团队实现硅基半导体自旋量子比特的超快操控

中新社合肥1月13日电 (张俊 张梦怡) 记者13日从中国科学技术大学郭光灿院士团队获悉，该科研团队实现硅基半导体自旋量子比特的超快操控，其自旋翻转速率超过540MHz，是目前国际上已报道的最高值。研究成果11日在线发表在国际知名期刊《自然·通讯》上。

量子计算在原理上可通过特定算法，在一些具有重大社会和经济价值的问题方面获得比经典计算更强的算力。硅基半导体自旋量子比特以其长量子退相干时间和高操控保真度，以及与现代半导体工艺技术兼容的高可扩展性，是量子计算研究的核心方向之一。该成果中提到的高操控的保真度要求量子比特在拥有较长的量子退相干时间的同时具备更快的操控速率，是全世界研究人员都面对的巨大挑战。

该团队进一步优化器件性能，在耦合强度高度可调的双量子点中完成了自旋量子比特的泡利自旋阻塞读取，观测到了多能级的电偶极自旋共振谱。通过调节和选择不同的自旋翻转模式，实现了自旋翻转速率超过540MHz的自旋量子比特超快操控。

此次技术成果通过建模分析，揭示了超快自旋量子比特操控速率的主要贡献，来自于该体系的强自旋轨道耦合效应。研究结果表明锗硅空穴自旋量子比特体系是实现全电控半导体量子计算的重要候选之一，为半导体量子计算研究开拓了一个新的领域。

该研究成果由中科院量子信息重点实验室副主任郭国平、研究员李海欧与中科院物理所研究员张建军等人和美国、澳大利亚的研究人员以及本源量子计算公司合作完成。本源量子团队技术起源于中科院量子信息重点实验室，是中国国内唯一同时开展低温超导量子计算和硅基半导体量子计算工程化的团队。

另据央广网合肥1月13日消息（记者徐鹏）央广网记者刚刚从合肥高新区管委会获悉，国内半导体量子计算又迎来新进展。中国科学技术大学郭光灿院士团队与美国、澳大利亚的研究人员及本源量子共同合作，实现了硅基自旋量子比特的超快操控，其自旋翻转速率超过540MHz。

据了解，这是目前为止，国际上已报道的最高值。研究成果于2022年1月11日在线发表在国际知名期刊《自然通讯》上。

半导体量子计算是当前国际上热门并且主流的研究、应用方向。此次技术成果通过建模分析，揭示了超快自旋量子比特操控速率的主要贡献。研究结果表明，锗硅空穴自旋量子比特体系是实现全电控半导体量子计算的重要候选之一，为半导体量子计算研究开拓了一个新的领域。

早在十多年前，郭光灿院士与郭国平教授团队就已经进入硅基半导体量子计算研究的领域，并收获了一系列的研究成果。本源量子成立于2017年9月份，团队起源于中科院量子信息重点实验室，由郭光灿、郭国平两位量子计算行业的领军人物创立。