【科技】半导体超快量子控制非逻辑单元实现

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由中国科学技术大学郭光翠院士领导的中国科学院量子新闻要点实验室在固体量子芯片的研究方面取得了重要进展。 实验室郭国平教授、肖明教授和合作者成功实现了半导体量子点系统两个电荷量子位的控制非逻辑门。 成果是近日“自然·； 刊登在《通讯》上。

逻辑门是计算机运算的基本单位，即集成电路上的基本组件。 现代计算机的核心部件是全电子控制的半导体芯片cpu，开发与之兼容的半导体全电子控制量子芯片是量子计算机开发的重要方向之一。 郭国平研究组致力于半导体量子芯片的开发，在年成功实现半导体超高速普遍的单比特电荷量子逻辑门的基础上，最近在多重量子比特的扩展上取得了重要进展。

该研究组利用标准半导体微纳米加工技术设计制造了多个半导体强耦合电控量子点结构，使两个量子位之间的耦合强度超过100微电子伏。 然后，他们不断改善量子比特逻辑控制中高频脉冲信号的精确控制等问题，将脉冲序列间的精度控制在皮秒级，最终实现两个电荷量子比特的控制非逻辑门，其控制最短为100皮秒级 与国际上现在的电子自旋二量子比特的最高水平(百纳秒量级)相比，新的半导体二量子比特的操纵速度提高了几百倍。

郭国平介绍说，基本上只要有单位逻辑单元和2位控制非逻辑单元，就可以实现任意的量子计算过程。 电荷编码单位比特和2比特量子逻辑门的完成，尽管电荷量子比特是比自旋量子比特短2位数左右的相干时间，但具有2位数以上的逻辑门的运算速度，且全电气控制容易，可以集成化，以前是半导体专业技术