Una puerta de dos qubits entre los electrones donantes de fósforo en el silicio

Área de la Ciencia:

• La computación cuántica
• Física atómica
• Física del estado sólido

Sus antecedentes:

• Los qubits de espín de electrones en silicio ofrecen largos tiempos de coherencia y un control de alta fidelidad.
• El acoplamiento entre qubits es crucial para los circuitos cuánticos escalables, pero ha sido un desafío significativo para los qubits basados en átomos.
• Los intentos anteriores de crear interacciones de intercambio sintonizables entre los qubits donantes de fósforo en silicio no han tenido éxito.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar una puerta rápida de intercambio de dos qubits entre qubits de espín de electrones donantes de fósforo en silicio.
• Para permitir la realización de interacciones de intercambio sintonizables esenciales para los circuitos cuánticos de varios qubits.
• Proporcionar una vía para la caracterización eficiente de los sistemas de qubits donantes de múltiples qubits.

Principales métodos:

• Colocación a escala atómica de los qubits donantes de fósforo en el silicio.
• Implementó una puerta rápida de intercambio de dos qubits con una duración de aproximadamente 800 picosegundos.
• Utilizó una lectura de giro independiente de un solo disparo con una fidelidad de aproximadamente el 94%.

Principales resultados:

• Se ha demostrado con éxito una puerta de intercambio de dos qubits entre qubits de espín de electrones donantes de fósforo.
• Logró operaciones de puerta rápida (escala de gigahertz) cruciales para la computación cuántica.
• Estableció un método para la lectura independiente de un solo disparo con alta fidelidad.

Conclusiones:

• El desarrollo de interacciones de intercambio sintonizables es un paso crítico hacia la construcción de computadoras cuánticas escalables basadas en qubits de donantes de silicio.
• La ingeniería precisa a escala atómica de la colocación de qubits facilita la creación y caracterización de circuitos multi-qubit.
• Este trabajo allana el camino para el procesamiento avanzado de información cuántica utilizando qubits basados en átomos en silicio.