Um novo progresso no dimensionamento de qubits semicondutores de pontos quânticos foi alcançado por pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia da China. Professor GUO Guoping com seus colegas de trabalho, XIAO Ming, LI Haiou e CAO Gang, projetou e fabricou um processador quântico com seis pontos quânticos, e demonstrou experimentalmente o controle quântico da porta de Toffoli. Esta é a primeira realização da porta de Toffoli em um sistema de pontos quânticos semicondutores, o que motiva mais pesquisas sobre o processador quântico semicondutor em maior escala. O relatório, intitulado "Operações quânticas controladas de um sistema semicondutor Three-Qubit, "foi publicado em Revisão Física Aplicada .

A fabricação, a manipulação e o escalonamento de qubits semicondutores quânticos baseados em pontos são as tecnologias de núcleo mais importantes para chips quânticos semicondutores escaláveis. O grupo do professor GUO Guoping visa dominar essas tecnologias e há muito se dedica a essa área. Antes da demonstração do portão de três qubit, eles perceberam o controle universal ultrarrápido de qubits de carga com base em pontos quânticos semicondutores em 2013 e alcançaram a rotação controlada de dois qubits de carga em 2015.

A porta de Toffoli é uma operação de três qubits que alterou o estado de um qubit alvo condicionado ao estado de dois qubits de controle. Ele pode ser usado para computação clássica reversível universal, e também forma um conjunto universal de portas qubit na computação quântica junto com uma porta Hadamard. Além disso, é um elemento-chave em esquemas de correção de erros quânticos. A implementação da porta Toffoli com apenas operações de um e dois qubit requer seis portas NOT controladas e 10 operações de um qubit.

Como resultado, uma porta de Toffoli de etapa única pode reduzir drasticamente o número de operações quânticas, que pode quebrar o limite do tempo de coerência e melhorar a eficiência da computação quântica. Pesquisadores do grupo de Guo descobriram que a arquitetura de seis pontos quânticos em forma de T com aberturas entre qubits de controle e o qubit alvo pode fortalecer o acoplamento entre qubits com função diferente e minimizá-lo entre qubits com a mesma função. Isso atende bem os requisitos do portão Toffoli. Usando esta arquitetura com pulsos de alta frequência otimizados, os pesquisadores demonstraram a porta de Toffoli em um sistema de pontos quânticos semicondutores pela primeira vez, que estabelece uma base sólida para processadores quânticos semicondutores escaláveis.