a) Niveaux d'énergie utilisés pour atteindre le SCC. b) Un diagramme schématique de la lecture SCC. c) Le spectre d'excitation du centre de lacune d'azote (NV) utilisé ici à la température cryogénique de 8?K. d) Le processus spin-flip induit la décroissance de la photoluminescence (PL). Crédit :ZHANG Qi et al.
Une équipe dirigée par le professeur Du Jiangfeng et le professeur Wang Ya de l'Académie chinoise des sciences (CAS) Key Laboratory of Microscale Magnetic Resonance of the University of Science and Technology of China a proposé une méthode innovante de conversion spin-charge pour atteindre lecture de fidélité des qubits, se rapprocher de l'informatique quantique tolérante aux pannes.
La suprématie quantique sur les ordinateurs classiques a été pleinement démontrée dans certains problèmes spécifiques, encore la prochaine étape, l'informatique quantique tolérante aux pannes, nécessite toujours que l'erreur de porte logique accumulée et la fidélité de lecture de spin dépassent le seuil de tolérance aux pannes. L'équipe de Du a résolu la première exigence dans le système de centre de manque d'azote (NV) [ Nat. Commun . 6, 8748 (2015)] précédemment et ce travail ciblait la lecture haute fidélité des qubits.
état Qubit, comme l'état de spin, est fragile :une approche de lecture courante peut provoquer le basculement entre les états 0 et 1 même pour quelques photons, entraînant une erreur de lecture. La fidélité de lecture de la méthode de fluorescence par résonance traditionnelle est strictement limitée par une telle propriété. Comme l'état de spin est difficile à mesurer, les chercheurs ont ouvert la voie pour le remplacer par une propriété facile à lire et mesurable :l'état de charge.
Ils ont d'abord comparé la durée de vie de lecture optique de l'état de charge et de l'état de spin, constatant que l'état de charge est plus stable que l'état de spin de cinq ordres de grandeur. Les résultats de l'expérience ont montré que la fidélité moyenne de lecture des charges de non-démolition atteignait 99,96 %.
Ensuite, l'équipe a adopté la lumière proche infrarouge (NIR) (1064 nm) pour induire l'ionisation de l'état de spin excité, transformer l'état de spin 0 et 1 en les états de charge "électriquement neutre" et "chargé négativement" respectivement. Ce processus a converti la lecture de rotation en lecture de charge.
Les résultats ont indiqué que l'erreur de la méthode de fluorescence par résonance traditionnelle a atteint 20,1%, tandis que l'erreur de cette nouvelle méthode peut être supprimée à 4,6%. L'article a été publié dans Communication Nature .
Cette nouvelle méthode est compatible avec les méthodes traditionnelles, fournir une fidélité de lecture de spin dépassant le seuil de tolérance aux pannes dans les applications réelles. Grâce à la réduction des dommages de la lumière NIR sur les tissus biologiques et autres échantillons, cette méthode améliorera également efficacement l'efficacité de détection des capteurs quantiques.
