在固态体系首次实现高保真度量子受控非门

记者30日从中国科学技术大学获悉，中科院显微磁共振重点实验室，石发展等人基于金刚石氮空位色心量子位，实现了保真度99.92%的量子CNOT门这项研究成果最近发表在《物理评论快报》上

实用的大规模量子计算要求门保真度至少达到99.9%此前，只有离子阱系统实现了保真度约为99.9%的两位门由于更嘈杂的固态环境的干扰，实现保真度超过99.9%的两位门是一个艰巨的挑战

理论上，通过量子纠错过程，只要在物理位上实现了误差低于容错阈值的量子门，就可以在逻辑位上得到误差更小的量子门类似地，通过动态误差校正，如果充分利用环境噪声的非马尔可夫性能，则物理位上的门误差可以在多个操纵脉冲之间相互抵消

通过对噪声的细致测量，研究团队建立了准确完整的噪声模型，包括静态噪声，含时噪声和量子噪声基于动态误差修正的思想，研究人员巧妙地设计了形状脉冲，使其能够抵抗噪声模型中的各种磁噪声，最终将磁噪声对CNOT门的影响降低了两个数量级，降到小于10的负四次方在实验中，研究人员测得形状脉冲实现的CNOT门保真度为99.920%，并分析剩余误差主要来自形状脉冲的畸变和电子自旋的纵向弛豫这两种都可以在技术上进一步消除，因此预计未来CNOT门的保真度将进一步提高到99.99%以上

本研究给出的方法具有普适性，可以进一步推广到其他固态体系，如硅量子点，金刚石和碳化硅中的其他缺陷，稀土掺杂体系等。