自旋克尔猫量子比特

采用抗噪声量子比特编码技术为在硬件层面延长量子信息寿命提供了解决方案。本研究提出了一种新型自旋克尔猫态编码方案,该方案利用四极核(自旋长度I≥1)能谱中的时钟跃迁特性,实现了对导致量子比特退相干噪声的一阶抑制。自旋克尔猫态量子比特的基态由ℤ2对称核自旋哈密顿量的两个最低能级构成,可通过自旋猫态进行高度近似。 研究团队在1/f噪声模型下计算了该编码量子比特的退相干时间,并分析了因电荷噪声诱导四极张量波动破坏ℤ2对称性所导致的量子比特弛豫现象。基于硅中锑(¹²³Sb)施主原子的实测参数,估算该编码方案可实现T₂* = 100秒的相干时间。同时提出了一种通过电子跃迁媒介实现的两量子比特门方案,理论分析表明:若将实测四极分裂值提升约4倍,在忽略电子输运与读取过程中误差的前提下,¹²³Sb核自旋编码的自旋克尔猫态量子比特可实现99%的门保真度。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-04-21 17:10

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