混合半导体-超导体纳米结构中的新型量子比特

“混合半导体-超导量子比特”近期成为传统平台的潜力替代方案,兼具材料优势与器件可调谐性。其核心特征在于门电压可调的约瑟夫森耦合,能实现全电场控制的超导量子比特架构,为构建可扩展、低串扰的量子处理器开辟道路。该技术旨在融合超导与半导体量子比特的优势,例如通过占据安德烈夫束缚态的准粒子自旋编码量子信息,从而将长相干时间与快速灵活操控相结合。研究人员通过量子点阵列中安德烈夫态的自下而上工程取得突破,构建出包含马约拉纳零模的最小基塔耶夫链等架构。与此同时,哈密顿量保护型设计利用超导相位动力学及离散电荷/磁通自由度,旨在增强对局部噪声与退相干效应的抗扰性。本文综述混合量子比特领域最新理论与实验进展,系统阐述物理机制、器件实现与新兴架构,着重分析其在(拓扑)保护型量子信息处理中的应用潜力。尽管多数设计仍处概念验证阶段,快速进展表明实际演示或指日可待。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2025-12-29 09:45

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