Un team guidato dal professor Du Jiangfeng e dal professor Wang Ya dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) Key Laboratory of Microscale Magnetic Resonance dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina ha proposto un innovativo metodo di conversione da spin a carica per ottenere un'elevata lettura di fedeltà dei qubit, avvicinarsi al calcolo quantistico tollerante ai guasti.

La supremazia quantistica sui computer classici è stata pienamente dimostrata in alcuni problemi specifici, ancora il prossimo traguardo, calcolo quantistico tollerante ai guasti, richiede ancora che l'errore della porta logica accumulato e la fedeltà di lettura dello spin superino la soglia di tolleranza ai guasti. Il team di Du ha risolto il primo requisito nel sistema del centro di azoto vacante (NV) [ Naz. comune . 6, 8748 (2015)] in precedenza e questo lavoro mirava alla lettura ad alta fedeltà dei qubit.

stato Qubit, come lo stato di rotazione, è fragile:un approccio di lettura comune può causare l'inversione tra gli stati 0 e 1 anche per pochi fotoni con conseguente errore di lettura. La fedeltà di lettura del metodo tradizionale di fluorescenza per risonanza è strettamente limitata da tale proprietà. Poiché lo stato di spin è difficile da misurare, i ricercatori hanno aperto una strada per sostituirlo con una proprietà facile da leggere e misurabile:lo stato di carica.

Hanno prima confrontato la durata della lettura ottica dello stato di carica e dello stato di spin, trovando che lo stato di carica è più stabile dello stato di spin di cinque ordini di grandezza. I risultati dell'esperimento hanno mostrato che la fedeltà media di lettura della carica di non demolizione ha raggiunto il 99,96%.

Quindi il team ha adottato la luce nel vicino infrarosso (NIR) (1064 nm) per indurre la ionizzazione dello stato di spin eccitato, trasformando lo stato di spin 0 e 1 rispettivamente negli stati di carica "elettricamente neutri" e "caricati negativamente". Questo processo ha convertito la lettura della rotazione nella lettura della carica.

I risultati hanno indicato che l'errore del metodo tradizionale di fluorescenza per risonanza ha raggiunto il 20,1%, mentre l'errore di questo nuovo metodo può essere ridotto al 4,6%. L'articolo è stato pubblicato su Comunicazioni sulla natura .

Questo nuovo metodo è compatibile con i metodi tradizionali, fornire una fedeltà di lettura di spin superiore alla soglia di tolleranza ai guasti nelle applicazioni reali. Grazie al minor danno della luce NIR ai tessuti biologici e ad altri campioni, questo metodo migliorerà efficacemente anche l'efficienza di rilevamento dei sensori quantistici.