半导体量子芯片比特获得高灵敏测量

记者10日从中国科学技术大学获悉，该校郭光灿院士团队郭国平、曹刚等人与本源量子计算有限公司合作，利用微波超导谐振腔实现了对半导体双量子点的激发能谱测量。相关研究成果日前发表在国际应用物理知名期刊《应用物理评论》上。

半导体系统具有良好的可扩展可集成特性，被认为是最有可能实现通用量子计算的体系之一。近年来硅基半导体量子计算取得系列进展，量子比特性能得到大幅提升，单比特和两比特逻辑门保真度均已达到容错量子计算阈值，如何进一步扩展比特数量、提高比特读取保真度成为该领域的重要议题。

电路量子电动力学以微波光子为媒介，不仅可以用来实现比特间长程耦合，还可以用于对比特的非破坏性、高灵敏探测，是量子比特扩展和读出的一种重要方案。研究人员制备了铌钛氮微波谐振腔—半导体量子点复合器件，利用铌钛氮的高阻抗特性，大幅提高了微波谐振腔与量子比特的耦合强度，达到强耦合区间。进一步通过在器件上施加方波脉冲，驱动电子在量子点的不同能级间跃迁，并利用高灵敏微波谐振腔读取出了跃迁信号。利用该技术，课题组表征了双量子点系统的能级谱图，特别是利用信号对不同能级的响应特性，给出了系统的自旋态占据信息。

该成果利用微波谐振腔对量子比特能级谱和自旋态进行高灵敏测量，为将来实现半导体量子比特的高保真读出提供了一种有效方法。