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)中國科大發(fā)布，中國學(xué)技術(shù)大學(xué)中國科學(xué)院觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室杜峰、石發(fā)展等人在量子控領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，于金剛石氮-空位（Nitrogen-Vacancy，NV）色心量子比特實(shí)現(xiàn)了倫山真度 99.92% 的量子 CNOT 門（量子受控非門）。該項(xiàng)研光山成果以 "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自旋示意圖浮山形狀脈沖來抵抗核自旋產(chǎn)生的噪。IT之家了解到，高保真兩比廆山量子門在量子息處理，特別是容錯(cuò)量計(jì)算中起著至關(guān)重要的用。然而，量子比特會可避免地與環(huán)境發(fā)生相作用，這極大地降低了輯門的保真度，對于固量子系統(tǒng)更是如此。經(jīng)幾十年的努力，超導(dǎo)、子阱、固態(tài)缺陷和量子等量子系統(tǒng)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)保真度超過容錯(cuò)閾值（ 99%）的兩比特門。然而，可實(shí)用的大規(guī)模子計(jì)算要求門保真度至達(dá)到 99.9%，此前僅離子阱體系實(shí)現(xiàn)了保度約為 99.9% 的兩比特門。固態(tài)體系由受到更為嘈雜的固態(tài)環(huán)的干擾，實(shí)現(xiàn)超過 99.9% 保真度的兩比特門是一項(xiàng)艱巨的挑狍鸮。論上，通過量子糾錯(cuò)（QEC）過程，我們只要在物理比特上實(shí)現(xiàn)足訾誤低容錯(cuò)閾值的量子門，就以在邏輯比特上獲得錯(cuò)更小的量子門。類似地通過動(dòng)力學(xué)糾錯(cuò)（DEC），如果環(huán)境噪聲的非爾科夫性能被充分利用物理比特上的門錯(cuò)誤可在多個(gè)操控脈沖之間相抵消。因此，通過結(jié)合述兩個(gè)層次的糾錯(cuò)，對始的門保真度要求可以大降低，這為基于現(xiàn)實(shí)不完美的設(shè)備實(shí)現(xiàn)通用子計(jì)算提供了一條可行路徑。然而，由于量子錯(cuò)過程本身會產(chǎn)生額外復(fù)雜度，往往很難在實(shí)上獲得更高保真度的量門。當(dāng)動(dòng)力學(xué)糾錯(cuò)的方應(yīng)用于兩比特量子門時(shí)也會遇到類似的問題，往會因?yàn)闆]有精確地掌噪聲特性，使用更復(fù)雜脈沖和更長的操控時(shí)間而會造成更大的錯(cuò)誤。文研究團(tuán)隊(duì)通過對噪聲細(xì)致測量，建立了一個(gè)確且完整的噪聲模型，中包括靜態(tài)噪聲、含時(shí)聲以及量子噪聲?；?力學(xué)糾錯(cuò)的思想，研究員對形狀脈沖進(jìn)行了精的設(shè)計(jì)，使其能抵抗噪模型中的各種磁噪聲，終將磁噪聲對 CNOT 門的影響降低了兩個(gè)數(shù)量級，降至 10-4 以下。實(shí)驗(yàn)上，研究人用 RandomizedBenchmarking 方法測得形狀脈沖實(shí)現(xiàn)的 CNOT 門保真度為 99.920 (7)%，并分析得知，剩余錯(cuò)誤主靈恝來自于形脈沖的失真以及電子自的縱向弛豫。這二者皆在技術(shù)上被進(jìn)一步消除因此未來有望將 CNOT 門保真度進(jìn)一步提高到 99.99% 以上。該工作的方法是通用，可進(jìn)一步推廣至其它態(tài)體系，如硅量子點(diǎn)、剛石和碳化硅中的其它陷、稀土摻雜系統(tǒng)等。：（a）不同脈沖實(shí)現(xiàn)的 CNOT 門對噪聲的抵抗效果；（b）CNOT 門保真度的測量結(jié)果。中國科學(xué)院微孟涂磁共重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士后謝天和博士生趙致遠(yuǎn)為該文列第一作者，杜江峰院和石發(fā)展教授為論文的同通訊作者。此項(xiàng)研究到了科技部、國家自然學(xué)基金委、中國科學(xué)院安徽省的資助。論文鏈：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.130.030601