Un nouveau progrès dans la mise à l'échelle des qubits semi-conducteurs basés sur les points quantiques a été réalisé par des chercheurs de l'Université des sciences et technologies de Chine. Professeur GUO Guoping avec ses collaborateurs, XIAO Ming, LI Haiou et CAO Gang, conçu et fabriqué un processeur quantique à six points quantiques, et le contrôle quantique démontré expérimentalement de la porte de Toffoli. Il s'agit de la première réalisation de la porte Toffoli dans un système de points quantiques semi-conducteurs, ce qui motive la poursuite des recherches sur les processeurs quantiques à semi-conducteurs à plus grande échelle. Le rapport, intitulé « Opérations quantiques contrôlées d'un système à semi-conducteurs à trois qubits, " a été publié dans Examen physique appliqué .

La confection, la manipulation et la mise à l'échelle des qubits semi-conducteurs basés sur les points quantiques sont les technologies de base les plus importantes pour les puces quantiques à semi-conducteurs évolutives. Le groupe du professeur GUO Guoping vise à maîtriser ces technologies et s'y consacre depuis longtemps. Avant la démonstration de la porte à trois qubits, ils ont réalisé un contrôle universel ultrarapide des qubits de charge basé sur des points quantiques semi-conducteurs en 2013 et ont réalisé la rotation contrôlée de deux qubits de charge en 2015.

La porte Toffoli est une opération à trois qubits qui a changé l'état d'un qubit cible conditionné par l'état de deux qubits de contrôle. Il peut être utilisé pour le calcul classique réversible universel, et forme également un ensemble universel de portes qubit en calcul quantique avec une porte d'Hadamard. Par ailleurs, c'est un élément clé dans les schémas de correction d'erreur quantique. La mise en œuvre de la porte Toffoli avec uniquement des opérations à un ou deux qubits nécessite six portes NON contrôlées et 10 opérations à un seul qubit.

Par conséquent, une porte Toffoli en une seule étape peut réduire considérablement le nombre d'opérations quantiques, qui peut briser la limite du temps de cohérence et améliorer l'efficacité de l'informatique quantique. Les chercheurs du groupe de Guo ont découvert que l'architecture à six points quantiques en forme de T avec des ouvertures entre les qubits de contrôle et le qubit cible peut renforcer le couplage entre les qubits ayant des fonctions différentes et le minimiser entre les qubits ayant la même fonction. Cela répond bien aux exigences de la porte Toffoli. En utilisant cette architecture avec des impulsions haute fréquence optimisées, les chercheurs ont démontré pour la première fois la porte Toffoli dans un système de points quantiques semi-conducteurs, qui jette une base solide pour les processeurs quantiques à semi-conducteurs évolutifs.