仅单重态、持续无间隙交换(SAGE)自旋量子比特:电荷噪声影响及双量子比特门
“纯单态持续无间隙交换(SAGE)自旋量子比特”是一种新型交换式量子比特,其通过四个隧穿耦合量子点中四个电子的自旋态编码单个量子比特。传统交换式量子比特易受局域核环境及g因子差异导致的磁场梯度影响,而SAGE量子比特的子空间凭借两大特性实现固有抗干扰能力:其纯单态编码对磁场梯度具有不变性,持续开启的交换耦合则提供能量泄漏保护。然而持续运作机制也同步增加了该量子比特对电荷噪声的敏感性。本研究基于描述耦合量子点电子结构的哈伯德模型,系统分析了1/f电荷噪声(引发量子点化学势与点间隧穿耦合涨落)下SAGE量子比特的性能表现。通过计算SAGE静态退相干时间,证实采用类CPMG脉冲序列可显著延长单量子比特相干时间,适用于实验级电荷噪声强度场景。针对双量子比特门操作,研究同时考察了电荷与磁噪声下的保真度,并提出简易重聚焦策略抑制噪声影响——通过延长纠缠脉冲斜坡时间,有效抑制向非计算态的泄漏。

