中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)中國(guó)科學(xué)院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室杜江峰、王亞等人在高保真度量子比特讀出方面取得重要進(jìn)展，提出了不同于傳統(tǒng)思路的新型自旋電荷轉(zhuǎn)化方法，將“脆弱”的自旋量子態(tài)信息轉(zhuǎn)移到“皮實(shí)”的電荷狀態(tài)上，從而實(shí)現(xiàn)更高保真度的量子比特讀出。該研究成果以"High-fidelity single-shot readout of single electron spin in diamond with spin-to-charge conversion"為題，發(fā)表在近期的《自然-通訊》上[Nature Communications 12, 1529 (2021)]。 |?J57(  
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量子計(jì)算發(fā)展到今天，在某些特定問(wèn)題上已經(jīng)初步展示了對(duì)經(jīng)典計(jì)算機(jī)的量子優(yōu)越性。下一階段的重要里程碑是可容錯(cuò)量子計(jì)算，其前提是量子邏輯門和量子比特讀出等環(huán)節(jié)的保真度超越容錯(cuò)閾值。在先前工作中，中國(guó)科大杜江峰團(tuán)隊(duì)基于金剛石氮-空位（NV）色心實(shí)現(xiàn)了突破容錯(cuò)閾值的高保真度量子邏輯門[Nat. Commun. 6, 8748 (2015)]，保持著室溫固態(tài)體系量子邏輯門保真度的最高世界紀(jì)錄。在本工作中，該團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)了高保真度量子比特讀出這一目標(biāo)。 Jd/d\
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日常生活中，我們?nèi)羰且粫r(shí)看不清紙上的字，只需要多看一眼，或者更技術(shù)地講，增加測(cè)量時(shí)間，就能分辨出字形。這里一個(gè)看起來(lái)很天然的前提是，無(wú)論我們盯著讀多久，紙上的字都不會(huì)被“讀壞”。在微觀世界里，事情就沒(méi)這么容易了。測(cè)量伊始，量子比特首先會(huì)發(fā)生0+1疊加態(tài)的坍縮。所謂讀出，就是測(cè)量比特到底坍縮到了0態(tài)還是1態(tài)。但是量子比特太脆弱，我們通常的讀出手段對(duì)它們來(lái)說(shuō)還是有些粗暴，哪怕是幾個(gè)光子打上去都可能造成0和1態(tài)之間的翻轉(zhuǎn)，最終造成讀出誤差。實(shí)現(xiàn)高保真度的量子比特讀出，要求測(cè)量對(duì)系統(tǒng)的擾動(dòng)盡量微小，在量子比特狀態(tài)被破壞之前得到高質(zhì)量信號(hào)。 c<Cf|W  
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