| 스핀 양자 상태 정보의 전하 상태 변환 달성 | ||
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  중국과학기술대학교 중국과학원미세자기공명중점실험실의 Du Jiangfeng(杜江峰), Wang Ya(王亞) 등은 “취약”한 스핀 양자 상태 정보를 “튼튼”한 전하 상태로 전달하여 더 높은 충실도의 큐비트 판독을 달성하는 새로운 스핀-전하 변환 방법을 제안했다. 해당 연구 성과는 국제학술지 “Nature-Communication”에 게재되었다. 양자 컴퓨팅의 다음 단계 중요한 이정표는 내결함성 양자 컴퓨팅이며 그 전제는 양자 논리게이트와 큐비트 판독 등 일환의 충실도가 내결함성 임계값을 초과한다는 것이다. 연구팀은 다이아몬드 질소-공석(NV) 색중심을 기반으로 내결함성 임계값을 깨는 고충실도의 양자 논리게이트를 달성하고 실온 고체상태 시스템 양자 논리게이트 충실도의 세계 최고 기록을 보유했다. 양자 큐비트는 너무 취약해서 통상적인 판독 방법이 다소 거칠어 몇개의 광자에도 0과 1 상태 사이를 전환하여 최종적으로 판독 오차를 초래한다. 고충실도의 큐비트 판독값을 얻으려면 시스템에 대한 측정 방해가 최저한 작아야 하며 양자 큐비트 상태가 파괴되기 전에 고품질 신호를 얻어야 한다. 판독이 어려운 스핀 상태를 튼튼하고 판독이 쉬운 관측량으로 대체하는 방법을 찾기 위해 연구팀은 우선, 광학 판독하에서 전하 상태와 스핀 상태의 수명을 비교했다. 그 결과, 전하 상태의 안정성이 스핀 상태보다 5개 수량급 높았다. 실험실에서 충실도가 99.96%에 달하는 전하 상태 비파괴적 측정을 달성했다. 다음, 적외선에 의해 유도된 여기 상태 전리 통로를 도입하여 스핀의 0과 1을 각각 전하의 “전기적 중성”과 “음전기” 두 상태로 변환시키고, 전하 상태 판독을 통해 스핀 상태 판독을 달성했다. 실험 결과, 스핀 반전 과정의 심각한 NV 색중심에서 기존의 공명형광법의 오차는 20.1%인 반면, 새로운 방법의 오차는 4.6%로 감소되었다. 새로운 방법은 광학 구조 등 기존의 방법과 호환되고, 고체 스핀의 고충실도 판독 도구를 풍부히 하였으며, 양자 정보 처리 및 양자 정밀 측정에서 중요한 응용 전망을 가진다. 적외선 광 전리 속도를 심층 향상시킬 경우, 양자 큐비트 판독값의 내결함성 임계값을 깰 것으로 예상된다. 단일전자 트랜지스터 판독 기술과 결합하여 광전 집적 양자 칩을 구현할 수 있다. 적외선 주파수대는 생물 조직 등 샘플에 대한 광 손상이 적으며 해당 기술은 양자 감지 탐측 효율을 크게 향상시킬 수 있다. 정보출처 : http://www.stdaily.com/index/kejixinwen/2021-03/21/content_1094152.shtml |
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