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    La conversión de giro a carga logra un 95% de fidelidad de lectura de qubit en general

    a) Niveles de energía utilizados para lograr SCC. b) Un diagrama esquemático de la lectura de SCC. c) El espectro de excitación del centro de vacantes de nitrógeno (NV) utilizado aquí a una temperatura criogénica de 8 ° K. d) El proceso spin-flip induce la desintegración de la fotoluminiscencia (PL). Crédito:ZHANG Qi et al.

    Un equipo dirigido por el profesor Du Jiangfeng y el profesor Wang Ya del Laboratorio clave de resonancia magnética a microescala de la Academia de Ciencias de China (CAS) de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China presentó un método innovador de conversión de giro a carga para lograr altos lectura de fidelidad de qubits, acercándose a la computación cuántica tolerante a fallos.

    La supremacía cuántica sobre las computadoras clásicas se ha demostrado plenamente en algunos problemas específicos, sin embargo, el próximo hito, computación cuántica tolerante a fallas, todavía requiere que el error acumulado de la puerta lógica y la fidelidad de la lectura de giro superen el umbral de tolerancia a fallas. El equipo de Du ha resuelto el primer requisito en el sistema de centros de nitrógeno vacante (NV) [ Nat. Comun . 6, 8748 (2015)] anteriormente y este trabajo se centró en la lectura de qubits de alta fidelidad.

    Estado de Qubit, como el estado de giro, es frágil:un enfoque de lectura común puede provocar un cambio entre los estados 0 y 1 incluso para unos pocos fotones, lo que da como resultado un error de lectura. La fidelidad de lectura del método tradicional de fluorescencia por resonancia está estrictamente limitada por dicha propiedad. Dado que el estado de giro es difícil de medir, los investigadores abrieron un camino para reemplazarlo con una propiedad fácil de leer y medible:el estado de carga.

    Primero compararon la vida útil de la lectura óptica del estado de carga y el estado de giro, encontrar que el estado de carga es más estable que el estado de giro en cinco órdenes de magnitud. Los resultados del experimento mostraron que la fidelidad promedio de lectura de carga de no demolición alcanzó el 99,96%.

    Luego, el equipo adoptó luz infrarroja cercana (NIR) (1064 nm) para inducir la ionización del estado de giro excitado, transformando el estado de giro 0 y 1 a los estados de carga "eléctricamente neutro" y "cargado negativamente", respectivamente. Este proceso convirtió la lectura de giro en la lectura de carga.

    Los resultados indicaron que el error del método tradicional de fluorescencia por resonancia alcanzó el 20,1%, mientras que el error de este nuevo método se puede suprimir al 4,6%. El artículo fue publicado en Comunicaciones de la naturaleza .

    Este nuevo método es compatible con los métodos tradicionales, aprovisionando una fidelidad de lectura de giro que excede el umbral de tolerancia a fallas en aplicaciones reales. Gracias al menor daño de la luz NIR a los tejidos biológicos y otras muestras, este método también mejorará eficazmente la eficiencia de detección de los sensores cuánticos.


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