a) Energinivåer som används för att uppnå SCC. b) Ett schematiskt diagram över SCC -avläsning. c) excitationsspektrumet för kväve-vakans (NV) -centret som används här vid kryogen temperatur på 8 K K. d) Spin-flip-process inducerar fotoluminescens (PL) -förfall. Upphovsman:ZHANG Qi et al.
Ett team under ledning av professor Du Jiangfeng och professor Wang Ya från Chinese Academy of Sciences (CAS) Key Laboratory of Microscale Magnetic Resonance från University of Science and Technology of China lade fram en innovativ spin-to-charge-konverteringsmetod för att uppnå hög- trovärdighetsavläsning av qubits, kliver närmare fel-tolerant kvantberäkning.
Kvantöverlägsenhet över klassiska datorer har visats fullt ut i vissa specifika problem, men nästa milstolpe, fel-tolerant kvantberäkning, kräver fortfarande det ackumulerade logiska grindfelet och centrifugeringsavläsningsgraden för att överskrida det fel-toleranta tröskelvärdet. Du's team har löst det första kravet i kvävevakans (NV) centrumsystem [ Nat. Kommun . 6, 8748 (2015)] tidigare och detta arbete var inriktat på högupplöst avläsning av qubits.
Qubit -tillstånd, som spinntillstånd, är ömtålig:en vanlig avläsningsmetod kan orsaka vändning mellan 0 och 1 -tillstånden för även några fotoner, vilket resulterar i ett läsfel. Avläsningstrohet för traditionell resonansfluorescensmetod är strikt begränsad av sådan egenskap. Eftersom centrifugeringstillståndet är svårt att mäta, forskare sprang ett spår för att ersätta det med en lättläst och mätbar egenskap:laddningsläget.
De jämförde först den optiska avläsningstiden för laddningstillståndet och centrifugeringsstatus, att finna att laddningstillståndet är mer stabilt än spinntillståndet med fem storleksordningar. Experimentresultat visade att den genomsnittliga trovärdigheten för avläsning av avgifter nådde 99,96%.
Därefter antog laget nära-infrarött (NIR) ljus (1064 nm) för att inducera joniseringen av det upphetsade centrifugeringsläget, omvandla centrifugeringstillståndet 0 och 1 till "elektriskt neutrala" respektive "negativt laddade" laddningstillstånden. Denna process konverterade centrifugeringsavläsningen till laddningsavläsningen.
Resultaten indikerade att felet vid traditionell resonansfluorescensmetod nådde 20,1%, medan felet i denna nya metod kan minskas till 4,6%. Artikeln publicerades i Naturkommunikation .
Denna nya metod är kompatibel med traditionella metoder, tillhandahålla en spinnavläsningstrohet som överskrider det feltoleranta tröskelvärdet i verkliga applikationer. Tack vare den mindre skadan av NIR -ljus på biologiska vävnader och andra prover, denna metod kommer också att effektivt förbättra detekteringseffektiviteten för kvantgivare.
