PRL封面！本源量子與中科大團(tuán)隊(duì)合作在半導(dǎo)體量子計(jì)算方向獲新進(jìn)展

近日，本源量子、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊(duì)的郭國(guó)平教授和曹剛教授等人與國(guó)外同行合作，從實(shí)驗(yàn)和理論上研究了非色散耦合的受驅(qū)量子點(diǎn)—微波諧振腔雜化系統(tǒng)，發(fā)展并驗(yàn)證了一種可適用于不同耦合強(qiáng)度和多量子比特系統(tǒng)的響應(yīng)理論方法。該研究成果作為封面文章發(fā)表在6月9日出版的國(guó)際期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。

微波光子與半導(dǎo)體量子比特的強(qiáng)耦合是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，它既是利用微波光子實(shí)現(xiàn)量子比特間長(zhǎng)程相干耦合的前提，也是探索豐富的光與物質(zhì)相互作用的鑰匙。在之前的工作中，研究人員借助高阻抗超導(dǎo)微波諧振腔，實(shí)現(xiàn)了量子點(diǎn)—微波諧振腔雜化系統(tǒng)的強(qiáng)耦合。在此基礎(chǔ)上，研究人員進(jìn)一步研究了強(qiáng)耦合雜化系統(tǒng)在周期性驅(qū)動(dòng)下的動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象。

研究人員制備了高阻抗微波諧振腔與兩個(gè)雙量子點(diǎn)集成的復(fù)合器件。通過(guò)探測(cè)雙量子點(diǎn)—微波諧振腔雜化系統(tǒng)在周期性驅(qū)動(dòng)下的微波響應(yīng)信號(hào)，發(fā)現(xiàn)由于耦合強(qiáng)度的提升，現(xiàn)有色散讀出理論方法失效。為此，研究人員發(fā)展了一種新的響應(yīng)理論方法，與現(xiàn)有理論將諧振腔的影響當(dāng)作相對(duì)獨(dú)立的微擾項(xiàng)不同，新理論將諧振腔視為受驅(qū)系統(tǒng)的一部分。利用該理論，研究人員成功模擬和解釋了實(shí)驗(yàn)信號(hào)，并進(jìn)一步研究了耦合兩個(gè)雙量子點(diǎn)的雜化系統(tǒng)在周期性驅(qū)動(dòng)下的情形。

圖:（a）光學(xué)顯微鏡下的器件結(jié)構(gòu)圖。黃色方框內(nèi)為微波諧振腔，紅色方框內(nèi)為雙量子點(diǎn)，插圖為電子顯微鏡下的雙量子點(diǎn)電極結(jié)構(gòu)圖。（b）單個(gè)雙量子點(diǎn)-腔雜化能級(jí)示意圖，灰色震蕩曲線代表施加的周期性驅(qū)動(dòng)微波。（c）頻譜測(cè)量結(jié)果。（d）、（e）分別為兩個(gè)雙量子點(diǎn)-腔雜化能級(jí)示意圖及頻譜測(cè)量結(jié)果。

這些實(shí)驗(yàn)和理論研究為理解周期性驅(qū)動(dòng)下的量子點(diǎn)—微波諧振腔雜化系統(tǒng)提供了一個(gè)新的角度。同時(shí)，該研究發(fā)展和驗(yàn)證的理論方法具有很好的普適性和可擴(kuò)展性，不僅適用于不同耦合強(qiáng)度的雜化系統(tǒng)，還可擴(kuò)展到更多比特，同樣可能應(yīng)用于其他物理體系。

本源量子是中國(guó)第一家量子計(jì)算公司，團(tuán)隊(duì)始終堅(jiān)持攻關(guān)超導(dǎo)、半導(dǎo)體兩條技術(shù)路線，以推出國(guó)產(chǎn)首個(gè)工程化超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)“本源悟源”、國(guó)內(nèi)首個(gè)量子計(jì)算云平臺(tái)、國(guó)產(chǎn)首臺(tái)量子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、量子計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)本源司南、國(guó)產(chǎn)首個(gè)量子芯片工業(yè)設(shè)計(jì)軟件本源坤元等成果。

信息來(lái)源：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)官網(wǎng)