Corrección de error cuántico en un registro de espín híbrido de estado sólido

Área de la Ciencia:

• La computación cuántica es la computación cuántica.
• Física del estado sólido Física del estado sólido
• Ciencias de la información cuántica Ciencias de la información cuántica.

Sus antecedentes:

• La computación cuántica se basa en la corrección de errores para mitigar la decoherencia de las interacciones ambientales.
• La realización experimental de la corrección de error cuántico sigue siendo un desafío significativo para los sistemas cuánticos escalables.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar la corrección de error cuántico en un sistema de espín heterogéneo de estado sólido.
• Para mostrar operaciones cuánticas de alta fidelidad en condiciones ambientales.

Principales métodos:

• Utilizando el espín de electrones de un defecto de vacío de nitrógeno para la inicialización conjunta y la lectura proyectiva de espines nucleares.
• Implementación de nuevas operaciones de puerta locales y no locales para registros cuánticos electron-nucleares.
• Emplear técnicas de control óptimas para operaciones de alta fidelidad.

Principales resultados:

• Logró una fidelidad del 99% para la inicialización del registro de espín y la lectura de un solo disparo de múltiples espines nucleares.
• Estados entrelazados preparados de tres espines nucleares con fidelidades superiores al 85%.
• Se ha demostrado la corrección de error de cambio de fase de tres qubits con fidelidades cercanas a los umbrales de tolerancia a fallas.

Conclusiones:

• Las técnicas desarrolladas son vitales para la computación cuántica escalable y las redes cuánticas.
• Los métodos son aplicables a varios sistemas de espín de estado sólido más allá del diamante.
• Este trabajo allana el camino para las operaciones cuánticas tolerantes a fallos y la computación cuántica a gran escala.