本报讯 6月23日,我校郭光灿院士团队在延长硅基自旋量子比特寿命(弛豫时间)研究中取得重要进展。该团队固态量子计算研究组郭国平教授、李海欧研究员等人与中科院微电子所集成电路先导工艺研发中心王桂磊副研究员、美国加州大学洛杉矶分校姜弘文教授和美国纽约州立大学布法罗分校胡学东教授,以及本源量子计算公司合作,在国际上首次发现了硅基自旋量子比特弛豫的强各向异性:通过改变外加磁场与硅片晶向的相对方向,可以将自旋量子比特寿命提高两个数量级以上。该研究成果发表于《物理评论快报》上。文章入选编辑推荐,并被美国物理学会旗下在线网站“物理”以“冷却自旋弛豫的热点”为题,进行了精选报道。
硅基自旋量子比特以其超长的量子退相干时间,以及与现代半导体工艺技术兼容的高可扩展性,成为量子计算研究的核心方向之一。李海欧、郭国平等人通过制备高质量的Si MOS量子点,实现了自旋量子比特的单发读出,并以此测量技术为基础研究了外加磁场强度和方向对自旋量子比特弛豫速率的影响。
该工作得到了审稿人的高度评价:“这个工作对于阐明物理机制和解决寻找操控硅量子点中自旋自由度的最优工作点这种实际问题做出了重要贡献”; “该工作是系统研究自旋弛豫各向异性的代表性工作之一,并提供了新的研究自旋谷能级混合的方法”; “这个工作使得对自旋、谷和轨道等自由度的相互作用的物理理解被提高到了一个新的高度”。
郭国平教授、李海欧特任研究员为论文共同通讯作者,博士生张鑫、胡睿梓为论文共同第一作者,王桂磊副研究员提供硅基材料和8英寸工艺支持。
(量子信息实验室)