量子自旋是實現(xiàn)量子信息處理的重要物理體系，自旋的本征特性使其成為構(gòu)建量子比特的最佳候選者。由于自旋系統(tǒng)具有退相干時間長、可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)勢，其在實現(xiàn)量子信息處理方面表現(xiàn)出許多優(yōu)越性。但是由于受外部環(huán)境因素制約，如何有效調(diào)控自旋量子態(tài)是目前急需解決的難題。一般而言，多個自旋量子態(tài)相干調(diào)控可通過自旋交換作用來實現(xiàn)，也就是π脈沖技術(shù)，該技術(shù)的缺點是需要精確控制交換相互作用，來自環(huán)境的微弱擾動，將嚴(yán)重破壞量子相干調(diào)控的保真度。基于該項技術(shù)，Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（產(chǎn)生于自旋軌道相互作用）被認(rèn)為是不利于量子相干調(diào)控的因素。然而，量子信息中心的石軒助理研究員和趙洪泉研究員在研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Dzyaloshinskii-Moriya相互作用滿足一定條件時，不僅不會破壞自旋量子態(tài)的相干調(diào)控，還能大大提高量子相干調(diào)控的保真度。
該研究工作將改善量子信息處理中量子邏輯門的有效操作，減少操作過程中產(chǎn)生的誤差，并且提高量子邏輯門的抗噪能力。
文章鏈接：http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.95.052332
自旋量子態(tài)調(diào)控保真度對比圖
(a)自旋相互作用，(b)量子系統(tǒng)演化路徑，(c)只考慮交換相互作用，調(diào)控保真度變化，(d)交換相互作用和Dzyaloshinskii-Moriya相互作用協(xié)同作用下保真度變化