演示实验的量子控制实现Toffoli门

在半导体量子点的量子尺度有了新的进展，实现了重点实验室量子信息和协同创新中心量子信息与量子物理实验室。郭国平教授和他的同事，肖明，李海欧和曹岗，设计和制作了六量子点的量子处理器，并实验证明了量子控制的Toffoli门。这是在半导体量子点体系的Toffoli门实现的第一时间，能够在较大规模的半导体量子处理器的进一步研究。

开发与现代半导体技术兼容的可扩展半导体量子芯片是一个重要的研究领域。在这一领域中，半导体量子点量子比特的制造、操作和缩放是最重要的核心技术。郭国平教授的小组的目标是掌握这些技术，一直致力于这方面的很长一段时间。在三量子位门演示前，他们实现了基于半导体量子点2013的电荷比特的超快通用控制，实现了两个电荷量子比特在2015中的受控旋转。

Toffoli门是一个三比特的操作改变目标比特条件两控制量子比特的状态。它既可用于一般可逆经典计算，又可与阿达玛门一起构成量子计算中通用的量子比特门。此外，它是量子纠错方案中的一个关键因素。单和两量子比特Toffoli门操作的实现需要六控制非门和十的单量子比特操作。作为一个结果，一步Toffoli门可以大大减少量子操作的次数，从而打破相干时间的限制提高量子计算的效率。从郭的研究人员发现六组的T型量子点结构与控制量子比特和量子比特的目标之间的开口可以加强不同功能之间的耦合和最小化之间的量子比特具有相同的功能，以满足要求的Toffoli门好。使用这个架构优化的高频脉冲，研究人员展示了Toffoli门半导体量子点系统在世界上第一次，这铺平了道路，奠定了坚实的基础，可扩展的量子处理器。

评论家高度赞扬了这项工作，并认为这是在半导体量子领域的一个重要进步点为基础的量子计算。“工作是详细和清楚地表明了一个高水平的实验技术，将感兴趣的人在外地工作的静电定义量子点量子计算”。