在硅基量子芯片中实现自旋轨道耦合强度的高效控制

记者4日从中国科学技术大学获悉，郭、教授、郭光灿院士团队等与合作伙伴联手，实现了硅基锗空穴量子点中自旋轨道耦合强度的高效调控，对系统实现自旋轨道切换、提高自旋量子比特质量具有重要的指导意义。该研究成果在线发表在国际知名应用物理杂志《应用物理评论》上。

硅基自旋量子比特具有较长的量子消相干时间和较高的操纵保真度，因此是未来实现量子计算机的有力候选。高操纵保真度要求比特具有长的量子退相干时间和足够快的操纵速率。由于电子自旋共振的传统位操纵方式受到热效应的限制，其翻转速度较慢。当系统中存在强自旋轨道耦合时，理论和实验研究都表明，自旋比特可以通过电偶极子自旋共振翻转，翻转率与自旋轨道耦合强度成正比，可以大大提高比特操纵率。

通过理论建模和数值分析，研究人员获得了系统中的自旋轨道强度。通过调节栅电压，改变双量子点之间的耦合强度，可以在较大范围内控制系统中的自旋轨道耦合强度。同时，研究表明，通过调节体系中自旋耦合强度，改变纳米线的生长方向，可以在动量空间中找到自旋轨道耦合完全闭合的位置，还可以利用自旋轨道开关找到最佳操纵点，实现比特的超快操纵速率，保持更长的量子退相干时间。

这一新发现为实现比特的高保真操控，提高自旋量子比特的质量提供了重要的研究基础。