Uma equipe liderada pelo professor Du Jiangfeng e o professor Wang Ya da Academia Chinesa de Ciências (CAS) Laboratório Chave de Ressonância Magnética em Microescala da Universidade de Ciência e Tecnologia da China apresentou um método inovador de conversão spin-para-carga para alcançar alta leitura de fidelidade de qubits, aproximando-se da computação quântica tolerante a falhas.

A supremacia quântica sobre os computadores clássicos foi totalmente exibida em alguns problemas específicos, ainda o próximo marco, computação quântica tolerante a falhas, ainda requer o erro de porta lógica acumulado e a fidelidade da leitura de rotação para exceder o limite tolerante a falhas. A equipe de Du resolveu o primeiro requisito no sistema de centro de vacância de nitrogênio (NV) [ Nat. comum . 6, 8748 (2015)] anteriormente e este trabalho teve como objetivo a leitura de alta fidelidade de qubits.

Estado Qubit, como estado de rotação, é frágil:uma abordagem de leitura comum pode causar a mudança entre os estados 0 e 1 para até mesmo alguns fótons, resultando em um erro de leitura. A fidelidade de leitura do método tradicional de fluorescência por ressonância é estritamente limitada por essa propriedade. Uma vez que o estado de spin é difícil de medir, os pesquisadores abriram caminho para substituí-lo por uma propriedade mensurável e de fácil leitura:o estado de carga.

Eles primeiro compararam a vida útil da leitura óptica do estado de carga e do estado de spin, descobrir que o estado de carga é mais estável do que o estado de spin em cinco ordens de magnitude. Os resultados da experiência mostraram que a fidelidade média da leitura da carga de não demolição atingiu 99,96%.

Em seguida, a equipe adotou luz infravermelha próxima (NIR) (1064 nm) para induzir a ionização do estado de spin excitado, transformar o estado de spin 0 e 1 para os estados de carga "eletricamente neutro" e "carregado negativamente", respectivamente. Este processo converteu a leitura de rotação em leitura de carga.

Os resultados indicaram que o erro do método tradicional de fluorescência por ressonância atingiu 20,1%, enquanto o erro deste novo método pode ser suprimido para 4,6%. O artigo foi publicado em Nature Communications .

Este novo método é compatível com os métodos tradicionais, provisionar uma fidelidade de leitura de rotação excedendo o limite tolerante a falhas em aplicativos reais. Graças ao menor dano da luz NIR aos tecidos biológicos e outras amostras, este método também melhorará efetivamente a eficiência de detecção de sensores quânticos.