科技日?qǐng)?bào)訊 （記者吳長(zhǎng)鋒 通訊員楊保國(guó)）中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士領(lǐng)導(dǎo)的中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在固態(tài)量子芯片研究方面取得重要進(jìn)展。實(shí)驗(yàn)室郭國(guó)平教授、肖明教授與合作者成功實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體量子點(diǎn)體系的兩個(gè)電荷量子比特的控制非邏輯門(mén)。成果近日發(fā)表在《自然·通訊》上。

　　邏輯門(mén)是計(jì)算機(jī)運(yùn)算的基本單元，也就是集成電路上的基本組件?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)的核心部件為全電控的半導(dǎo)體芯片CPU，開(kāi)發(fā)與之兼容的半導(dǎo)體全電控量子芯片是量子計(jì)算機(jī)研制的重要方向之一。郭國(guó)平研究組致力于半導(dǎo)體量子芯片的開(kāi)發(fā)，在2013年成功實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體超快普適單比特電荷量子邏輯門(mén)的基礎(chǔ)上，最近又在多量子比特的擴(kuò)展上取得了重要進(jìn)展。

　　該研究組利用標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體微納加工工藝，設(shè)計(jì)制備了多種半導(dǎo)體強(qiáng)耦合電控量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)，使兩量子比特間的耦合強(qiáng)度超過(guò)100微電子伏特。同時(shí)，他們不斷改進(jìn)量子比特邏輯操控中的高頻脈沖信號(hào)的精確控制等問(wèn)題，使得脈沖序列間的精度控制在皮秒量級(jí)，并最終實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)電荷量子比特的控制非邏輯門(mén)，其操控最短在百皮秒量級(jí)內(nèi)完成。與國(guó)際上目前電子自旋兩量子比特的最高水平（百納秒量級(jí)）相比，新的半導(dǎo)體兩量子比特的操控速度提高了數(shù)百倍。

　　郭國(guó)平介紹，原則上有單比特邏輯單元和兩比特控制非邏輯單元，就可以實(shí)現(xiàn)任意量子計(jì)算過(guò)程。電荷編碼單比特和兩比特的量子邏輯門(mén)的完成，表明電荷量子比特雖然相干時(shí)間比自旋量子比特短兩個(gè)量級(jí)左右，卻具有快兩個(gè)量級(jí)以上的邏輯門(mén)運(yùn)算速度，并且具有易于全電操控、可集成化、兼容傳統(tǒng)半導(dǎo)體工藝技術(shù)等重要優(yōu)點(diǎn)，是進(jìn)一步研制實(shí)用化半導(dǎo)體量子計(jì)算的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。