【產(chǎn)通社，5月13日訊】中國科學(xué)院（Chinese Academy of Sciences）官網(wǎng)消息，中科院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授郭光燦團(tuán)隊在微波諧振腔探測半導(dǎo)體量子芯片研究中取得重要進(jìn)展。該研究利用微波超導(dǎo)諧振腔，實現(xiàn)了對半導(dǎo)體雙量子點的激發(fā)能譜測量。相關(guān)研究成果以Microwave-resonator-detected excited-state spectroscopy為題，發(fā)表在Physical Review Applied上。

半導(dǎo)體系統(tǒng)具有良好的可擴展可集成特性，被認(rèn)為是可能實現(xiàn)通用量子計算的體系之一。近年來硅基半導(dǎo)體量子計算取得系列進(jìn)展，量子比特性能得到大幅提升，單比特和兩比特邏輯門保真度均已達(dá)到容錯量子計算閾值，如何進(jìn)一步擴展比特數(shù)量、提高比特讀取保真度成為該領(lǐng)域的重要議題。

電路量子電動力學(xué)以微波光子為媒介，不僅可用來實現(xiàn)比特間長程耦合，還可用于對比特的非破壞性、高靈敏探測，是量子比特擴展和讀出的一種重要方案。該工作中，研究人員制備出鈮鈦氮微波諧振腔-半導(dǎo)體量子點復(fù)合器件，利用鈮鈦氮的高阻抗特性，大幅提高了微波諧振腔與量子比特的耦合強度，達(dá)到強耦合區(qū)間。進(jìn)一步通過在器件上施加方波脈沖驅(qū)動電子在量子點的不同能級間躍遷，并利用高靈敏微波諧振腔讀取出躍遷信號。利用該技術(shù)，研究人員表征了雙量子點系統(tǒng)的能級譜圖，特別是利用信號對不同能級的響應(yīng)特性，給出了系統(tǒng)的自旋態(tài)占據(jù)信息。

郭國平課題組長期致力于半導(dǎo)體量子芯片的研究，此前于2021年2月在Science Bulletin上報道的工作展示了利用微波諧振腔實現(xiàn)半導(dǎo)體兩量子比特長程耦合，并開發(fā)出新的譜學(xué)方法快速表征系統(tǒng)的耦合參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，此次研究利用微波諧振腔對量子比特能級譜和自旋態(tài)的高靈敏測量，為將來實現(xiàn)半導(dǎo)體量子比特的高保真讀出提供了一種有效方法。

中科院量子信息重點實驗室教授郭國平和曹剛為論文的共同通訊作者，博士生陳明博為論文第一作者。研究工作獲得科學(xué)技術(shù)部、國家自然科學(xué)基金委、中科院、安徽省以及中國科大的資助。

查詢進(jìn)一步信息，請訪問官方網(wǎng)站http://www.cas.cn/syky，以及http://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.15.044045。（張嘉汐，產(chǎn)通發(fā)布）    （完）