量子计算机实际应用的坚实一步:中国实现半导体量子芯片位数的新测量

10日，记者从中国科学技术大学获悉，郭广灿院士团队的郭、等人与圆圆量子计算有限公司合作，利用微波超导谐振器测量半导体双量子点的激发能谱。相关研究成果发表在著名的国际应用物理杂志《应用物理评论》上。

半导体系统具有良好的可扩展性和集成特性，被认为是最有可能实现通用量子计算的系统之一。近年来，硅基半导体量子计算取得了一系列进展，量子比特的性能得到了很大的提高。单比特和二比特逻辑门的保真度已经达到了容错量子计算的阈值。如何进一步扩大比特数，提高比特读取的保真度，已经成为该领域的一个重要课题。

电路量子电动力学，以微波光子为介质，不仅可以用于实现比特间的长程耦合，还可以用于比特的无损、高灵敏度检测，是扩展和读出量子比特的重要方案。研究人员制备了铌钛氮微波谐振器-半导体量子点复合器件。利用铌钛氮的高阻抗特性，大大提高了微波谐振腔与量子位之间的耦合强度，达到了强耦合范围。此外，通过在器件上施加方波脉冲，驱动电子在量子点的不同能级之间跃迁，并通过使用高灵敏度微波谐振器读出跃迁信号。利用该技术，特别是利用信号对不同能级的响应特性，表征了双量子点系统的能级谱，给出了系统的自旋态占据信息。

该成果利用微波谐振腔高灵敏度地测量量子位的能级谱和自旋态，为未来实现半导体量子位的高保真读出提供了一种有效的方法。