Trong tác phẩm xuất bản năm Physical Review Letters các nhà nghiên cứu tại Viện Nghiên cứu Khoa học và Công nghiệp (SANKEN) của Đại học Osaka đã sử dụng phương pháp “các lối tắt dẫn đến đoạn nhiệt (STA)” để tăng tốc đáng kể quá trình đoạn nhiệt của qubit quay. Độ trung thực của việc lật spin sau khi tối ưu hóa xung có thể lên tới 97.8% trong các chấm lượng tử GaAs. Công việc này có thể được áp dụng cho các đoạn đoạn nhiệt khác và có thể hữu ích cho việc kiểm soát lượng tử nhanh và có độ chính xác cao.
Máy tính lượng tử sử dụng sự chồng chất của trạng thái “0” và “1” để thực hiện xử lý thông tin, điều này hoàn toàn khác với điện toán cổ điển, do đó cho phép giải một số vấn đề nhất định với tốc độ nhanh hơn nhiều. Cần phải hoạt động ở trạng thái lượng tử có độ chính xác cao trong không gian qubit có thể lập trình đủ lớn để đạt được “lợi thế lượng tử”.
Phương pháp thông thường để thay đổi trạng thái lượng tử sử dụng điều khiển xung, phương pháp này rất nhạy với nhiễu và lỗi điều khiển. Ngược lại, quá trình tiến hóa đoạn nhiệt luôn có thể giữ cho hệ lượng tử ở trạng thái riêng của nó. Nó có khả năng chống ồn nhưng cần một khoảng thời gian nhất định.
Một nhóm từ SANKEN đã sử dụng phương pháp STA để tăng tốc đáng kể quá trình phát triển đoạn nhiệt của qubit quay trong các chấm lượng tử được xác định bằng cổng lần đầu tiên. Lý thuyết họ sử dụng được đề xuất bởi nhà khoa học Xi Chen và những người khác. Đồng tác giả Takafumi Fujita giải thích: “Chúng tôi đã sử dụng phong cách điều khiển lượng tử không chuyển tiếp của STA, do đó cho phép hệ thống luôn duy trì ở trạng thái bản địa lý tưởng ngay cả khi tiến hóa nhanh chóng”.
-
Sự chuyển qua trạng thái spin trong quá trình tiến hóa đoạn nhiệt nhanh chóng có gia tốc (đường đứt nét màu đỏ) và không có gia tốc (đường đứt nét màu xanh). Tín dụng: Xiao-Fei Liu và cộng sự.
-
Gia tốc của đoạn đoạn nhiệt. Tín dụng: Xiao-Fei Liu và cộng sự.
Theo sự phát triển mục tiêu của qubit quay, thí nghiệm của nhóm này bổ sung thêm một động lực hiệu quả khác để ngăn chặn các sai sót về bệnh tiểu đường, đảm bảo sự tiến hóa đoạn nhiệt nhanh chóng và gần như lý tưởng.
Các tính chất động học cũng được nghiên cứu và chứng minh tính hiệu quả của phương pháp này. Ngoài ra, xung được sửa đổi sau khi tối ưu hóa có thể khử nhiễu hơn nữa và cải thiện hiệu quả kiểm soát trạng thái lượng tử.
Cuối cùng, nhóm này đạt được độ trung thực khi lật xoay lên tới 97.8%. Theo ước tính của họ, gia tốc của đoạn nhiệt sẽ tốt hơn nhiều ở các chấm lượng tử Si hoặc Ge có ít nhiễu spin hạt nhân hơn.
“Điều này cung cấp một phương pháp kiểm soát lượng tử nhanh và có độ chính xác cao. Kết quả của chúng tôi cũng có thể hữu ích để tăng tốc độ đoạn nhiệt khác trong các chấm lượng tử,” tác giả tương ứng Akira Oiwa cho biết.
Là một ứng cử viên đầy triển vọng cho điện toán lượng tử, các chấm lượng tử được xác định bằng cổng có thời gian kết hợp lâu và khả năng tương thích tốt với ngành bán dẫn hiện đại. Nhóm nghiên cứu đang cố gắng tìm kiếm nhiều ứng dụng hơn trong các hệ thống chấm lượng tử được xác định bằng cổng, chẳng hạn như thúc đẩy nhiều qubit quay hơn. Họ hy vọng tìm ra giải pháp đơn giản và khả thi hơn để xử lý thông tin lượng tử có khả năng chịu lỗi bằng phương pháp này.