大阪大学科学与工业研究所 (SANKEN) 的研究人员使用绝热 (STA) 方法的捷径极大地加速了自旋量子位的绝热演化。GaAs量子点经过脉冲优化后的自旋翻转保真度可高达97.8%。这项工作可能适用于其他绝热通道，并将有助于快速、高保真量子控制。
量子计算机利用“0”和“1”态的叠加来进行信息处理，这与经典计算完全不同，从而能够以更快的速度解决某些问题。要实现“量子优势”，需要在足够大的可编程量子位空间中进行高保真量子态操作。改变量子态的传统方法使用脉冲控制，这对噪声和控制误差很敏感。相比之下，绝热演化可以始终使量子系统保持在其本征态。它对噪声具有鲁棒性，但需要一定的时间。
近日，SANKEN团队首次利用STA方法极大地加速了门定义量子点中自旋量子位的绝热演化。他们使用的理论是由科学家 Xi Chen等人提出的。“我们采用了STA的无过渡量子驱动方式，从而使系统即使在快速演化的情况下也始终保持在理想的本征态。” 合著者 Takafumi Fujita 解释道。
根据自旋量子位的目标演化，本课题组的实验增加了另一个抑制非绝热误差的有效驱动，保证了快速且近乎理想的绝热演化。还研究了动态特性并证明了该方法的有效性。此外，优化后的修改脉冲能够进一步抑制噪声，提高量子态控制效率。最终，该小组实现了高达 97.8% 的旋转翻转保真度。根据他们的估计，在核自旋噪声较小的硅或锗量子点中，绝热通道的加速会更好。
“这提供了一种快速、高保真度的量子控制方法。我们的结果也可能有助于加速量子点中的其他绝热通道。” 通讯作者大岩彰说道。作为量子计算的有前途的候选者，门定义的量子点具有长相干时间和与现代半导体行业良好的兼容性。该团队正在尝试在门定义的量子点系统中找到更多应用，例如推广更多的自旋量子位。他们希望利用这种方法找到一种更简单、更可行的容错量子信息处理解决方案。
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