我國科學家利用新型譜方法表征長程耦合半導體量子比特

    隨著半導體量子計算的不斷發(fā)展，半導體量子比特性能大幅提升，如何實現(xiàn)多量子比特擴展已成為該領(lǐng)域的一個重要研究熱點。利用微波諧振腔中的光子作為媒介實現(xiàn)比特間相互作用被認為是最具潛力的擴展方式之一，而這一方案的首要條件是實現(xiàn)量子比特與微波諧振腔的強耦合（量子比特與微波諧振腔的耦合速率大于比特、光子的耗散速率）。由于傳統(tǒng)譜學方法無法對光子造成的調(diào)制作用尋址，僅能對單個比特依次進行表征、調(diào)節(jié)，因此在對多比特雜化體系的性質(zhì)表征、比特參數(shù)調(diào)節(jié)時存在困難。

    中國科學技術(shù)大學的研究團隊在實現(xiàn)兩個半導體量子比特與微波諧振腔強耦合的基礎(chǔ)上，開發(fā)出新型譜學方法并系統(tǒng)表征了兩比特間的耦合強度演化。研究人員制備了千歐姆量級的高阻抗SQUID(超導量子干涉器)陣列諧振腔，大幅提高了半導體量子比特與諧振腔的耦合強度，實現(xiàn)了兩個非近鄰量子比特間的強耦合。在此基礎(chǔ)上，課題組進一步發(fā)展了新型譜表征方法。與傳統(tǒng)表征方法不同，研究人員通過改變兩個量子比特的工作頻率得到兩比特相關(guān)演化譜，發(fā)現(xiàn)這一演化譜隨比特最小工作頻率呈現(xiàn)出截然不同的幾何圖案，并系統(tǒng)分析了圖案隨體系特征參數(shù)的演化規(guī)律。該方法從一個新的角度（參數(shù)空間）對雜化系統(tǒng)進行表征，提供了一種在多比特情況下也適用的新型譜學表征方法，有效的提高了表征多比特雜化系統(tǒng)、調(diào)制比特參數(shù)的效率，為研究以光子為耦合媒介的多比特系統(tǒng)的相互作用提供了新的研究思路。