全机械相干性保护与自旋量子位的快速调控

在声子量子网络中,量子信息由固态自旋定义的静态节点存储和处理,并通过声子在节点间传递。与电磁载体光子相比,声子具有显著优势,包括更小的器件尺寸、更低的串扰、低温下的长相干时间,以及与固态自旋和电磁波的强相互作用。超导量子比特、碳化硅自旋和金刚石自旋等多种平台已证实了声子腔与静态量子比特的增强耦合。然而,关键挑战在于如何兼顾自旋与共振声子腔的耦合,同时利用脉冲序列通过抑制低频环境噪声来延长自旋相干时间。本研究首次实现了固态自旋量子比特的全机械相干保护——在高度抗低频噪声且兼容声子腔的修饰基态中完成光学初始化、量子操作和读出。实验还创下了800兆赫的拉比频率纪录,实现了超快量子控制。这些成果为构建高保真声子介导量子门迈出关键第一步,标志着向稳健的片上量子声子网络实现重大突破。

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