自旋量子比特阵列中的高保真度单量子比特门同步操作
硅自旋量子比特因其与工业半导体制造工艺的兼容性,以及近期在多量子比特器件上的扩展成果,成为可扩展量子计算的重要平台。虽然单量子比特控制保真度已常规突破99%的容错阈值,但实现多量子比特并行高保真控制仍是重大挑战。该研究团队通过共享单条微波控制线,实现了五个硅自旋量子比特的高保真全并行操控。采用定制控制脉冲后,所有量子比特的π/2基本门保真度均超过99.99%,部分接近99.999%,刷新了硅自旋量子比特的保真度纪录。在三量子比特并行操作时保真度基本维持,甚至在全并行五量子比特操作下仍保持99.9%的实用容错阈值。该成果得益于创新校准方案——仅通过两两校准补偿驱动引相位偏移,使校准复杂度与量子比特数呈平方关系,避免了指数级开销。该方法通过减少阻抗控制微波线路数量,突破了架构瓶颈,为大规模自旋量子比特阵列的高保真控制提供了可扩展方案。
