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スピンから電荷への変換により、全体で95%の量子ビット読み出し忠実度が達成されます

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クレジット:ZHANG Qi etal。

中国科学技術大学のマイクロスケール磁気共鳴の中国科学院(CAS)キーラボラトリーのDUJiangfeng教授とWANGYa教授が率いるチームは、高エネルギーを達成するための革新的なスピンから電荷への変換方法を提案しました。キュービットの忠実度の読み取り、フォールトトレラントな量子コンピューティングに近づきます。

従来のコンピューターに対する量子超越性は、いくつかの特定の問題で完全に示されていますが、次のマイルストーンであるフォールトトレラント量子コンピューティングでは、累積論理ゲートエラーとスピン読み出しの忠実度がフォールトトレラントしきい値を超える必要があります。 DUのチームは、窒素空孔(NV)センターシステムの最初の要件を解決しました[Nat。 Commun。 6、8748(2015)]以前、この作業はキュービットの忠実度の高い読み出しを対象としていました。

スピン状態などの量子ビット状態は脆弱です。一般的な読み出しアプローチでは、数個の光子でも0状態と1状態が反転し、読み取りエラーが発生する可能性があります。 従来の共鳴蛍光法の読み出し忠実度は、そのような特性によって厳密に制限されます。 スピン状態を測定するのは難しいので、研究者たちはそれを読みやすく測定可能な特性である電荷状態に置き換えるために道を切り開いた。

彼らは最初に、電荷状態とスピン状態の光学的読み出し寿命を比較し、電荷状態がスピン状態よりも99.96桁安定していることを発見しました。 実験結果は、平均非爆薬電荷読み出し忠実度がXNUMX%に達したことを示しました。

次に、チームは近赤外(NIR)光(1064 nm)を採用して、励起されたスピン状態のイオン化を誘発し、スピン状態0と1をそれぞれ「電気的に中性」と「負に帯電した」電荷状態に変換しました。 このプロセスにより、スピンの読み取り値が電荷の読み取り値に変換されました。

その結果、従来の共鳴蛍光法の誤差は20.1%に達しましたが、この新しい方法の誤差は4.6%に抑えることができます。

記事はに掲載されました ネイチャー·コミュニケーションズ.

この新しい方法は、従来の方法と互換性があり、実際のアプリケーションでフォールトトレラントしきい値を超えるスピン読み出し忠実度をプロビジョニングします。 生体組織やその他のサンプルへのNIR光の損傷が少ないため、この方法は量子センサーの検出効率も効果的に向上させます。

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出典:https://bioengineer.org/spin-to-charge-conversion-achieves-95-overall-qubit-readout-fidelity/

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