感謝IT之家網(wǎng)友 xiaocluoyuzi 的線索投遞！IT之家 1 月 30 日消息，據(jù)中國科大布，中國科學技術(shù)大中國科學院微觀磁共重點實驗室杜江峰、發(fā)展等人在量子操控域取得重要進展，基金剛石氮-空位（Nitrogen-Vacancy，NV）色心量子比特實現(xiàn)了役采真 99.92% 的量子 CNOT 門（量子受控非門）。該項究成果以 "99.92%-Fidelity CNOT Gates in Solids by Noise Filtering" 為題發(fā)表在《Physical Review Letters》[Phys. Rev. Lett.130, 030601（2023）] 上。圖：金剛石石氮-空位色心及其周圍的核旋示意圖，形狀脈沖來抵抗核自旋產(chǎn)生的聲。IT之家了解到，高保真兩比特量視山門量子信息處理，特別容錯量子計算中起著關(guān)重要的作用。然而量子比特會不可避免與環(huán)境發(fā)生相互作用這極大地降低了邏輯的保真度，對于固態(tài)子系統(tǒng)更是如此。經(jīng)幾十年的努力，超導(dǎo)離子阱、固態(tài)缺陷和子點等量子系統(tǒng)，已實現(xiàn)了保真度超過容閾值（約 99%）的兩比特門。然而，可用的大規(guī)模量子計算求門保真度至少達到 99.9%，此前僅離子阱體系實現(xiàn)了欽山真約為 99.9% 的兩比特門。固態(tài)體系于受到更為嘈雜的固環(huán)境的干擾，實現(xiàn)超 99.9% 保真度的兩比特門是一項艱的挑戰(zhàn)。理論上，通量子糾錯（QEC）過程，我們只要在物理特上實現(xiàn)錯誤低于容閾值的量子門，就可在邏輯比特上獲得錯更小的量子門。類似，通過動力學糾錯（DEC），如果環(huán)境噪聲的非馬爾科麈性能被分利用，物理比特上門錯誤可以在多個操脈沖之間相互抵消。此，通過結(jié)合上述兩層次的糾錯，對初始門保真度要求可以大降低，這為基于現(xiàn)實不完美的設(shè)備實現(xiàn)通量子計算提供了一條行的路徑。然而，由量子糾錯過程本身會生額外的復(fù)雜度，往很難在實驗上獲得更保真度的量子門。當力學糾錯的方法應(yīng)用兩比特量子門時，也遇到類似的問題，往會因為沒有精確地掌噪聲特性，使用更復(fù)的脈沖和更長的操控間反而會造成更大的誤。本文研究團隊通對噪聲的細致測量，立了一個準確且完整噪聲模型，其中包括態(tài)噪聲、含時噪聲以量子噪聲。基于動力糾錯的思想，研究人對形狀脈沖進行了精的設(shè)計，使其能抵抗聲模型中的各種磁噪，最終將磁噪聲對 CNOT 門的影響降低了兩個數(shù)量級，降至 10-4 以下。實驗上，研究人員用 RandomizedBenchmarking 方法測得形狀脈沖實現(xiàn)噓 CNOT 門保真度為 99.920 (7)%，并分析得知，剩余錯誤主要來于形狀脈沖的失真以電子自旋的縱向弛豫這二者皆可在技術(shù)上進一步消除，因此未有望將 CNOT 門保真度進一步提高到 99.99% 以上。該工作的方法是通用，可進一步推廣至其固態(tài)體系，如硅量子、金剛石和碳化硅中其它缺陷、稀土摻雜統(tǒng)等。圖：（a）不同脈沖實現(xiàn)的 CNOT 門對噪聲的抵抗效果；驕蟲b）CNOT 門保真度的測量結(jié)果。國科學院微觀磁共振點實驗室博士后謝天和博士生趙致遠為該并列第一作者，杜江院士和石發(fā)展教授為文的共同通訊作者。項研究得到了科技部國家自然科學基金委中國科學院和安徽省資助。論文鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.130.030601