由于复杂性，成本或什至不必要的实现，一些想法生而生，很快就死掉了。 鲨鱼的头上有激光装置-听起来非常酷，非常复杂并且令人难以置信。 但是，其实施中的某些想法即使不是“金山”，也至少会带来一桶金。 这也适用于量子计算机，它有望超强大，超快速且非常节能。 听起来很诱人，对吧？ 许多科学家以同样的方式思考。 量子计算的实现需要解决许多问题。 今天，我们将熟悉一项研究，科学家决定通过创建所谓的qubit混合动力来改进速度指标。 我们从研究小组的报告中学到了它的含义，组成和工作方式。 走吧
学习基础为了使每个人都清楚，科学家主要强调他们研究之前的几个方面。 首先，这些是半导体量子点中的单旋量子比特，可以为高达99.99％的量子单量子比特门提供令人难以置信的精确度。 其次，这些是具有较长相干时间的两个量子比特的门。
量子门*是根据特定定律将量子位的输入状态转换为输出状态的逻辑元素。
问题在于，初始化和实际读取qubit的过程比控制过程慢一个数量级。 这极大地影响了基于测量的协议的实施。 这些包括纠错。
但这听起来令人沮丧，但对我们的研究人员而言却并非如此。 他们指出，嵌入在两个旋转子空间中的单重态-三重态量子位可以同时具有高精度和高速度。 这些元素是混合系统的基础，科学家可以通过该系统以5.5纳秒的速度实现受控相的量子门，该速度比移相时间快几倍。
移相*是一种从量子系统中提取经典特征的机制。 指衰减量子系统相干的过程。
可以说，混合系统（CPHASE）的主要细节是两种类型的量子位，每种都有其优缺点：Loss-DiVinsenzo量子位（以下简称LD）和单重态-三重态量子位（以下简称ST）。
在LD量子位中，两量子位的量子门相当快，因为它专注于相邻自旋之间的交换过程。 但是ST量子比特要慢得多，因为它们受到弱偶极耦合的限制。
在初始化和读取过程中，情况正在发生根本变化。 LD量子位由于自旋选择隧穿而变慢。 由于保利原理，ST的速度要快得多。
因此，我们有两种类型的量子位，它们可以在某些过程中完美展现自己。 如果将它们的优势结合到一个混合系统中，则可以获得更快，更准确的量子计算。 为此，有必要在它们之间创建一个连接接口，这是科学家在研究中所做的。 让我们找出他们的工作有多成功。
研究成果
图片编号1在图
1a中，我们看到了如何在三重量子点（TQD）上实现LD和ST量子位。 LD量子位形成在左点，ST位于其他两个点。
为了实现对LD量子比特的相干和共振控制，科学家在TQD旁边添加了一个微磁铁。 这是通过电偶极子自旋共振（EDSR）来实现的，该方法是通过诸如自旋轨道耦合之类的量子力学效应控制系统中磁矩的方法。
与它们的交换相互作用相比，还可以增加中心点和右边点之间的塞曼能量差。
塞曼能*是磁场中自旋的外部势能。
因此，在这些点上ST量子位的本征态变为|↑↓⟩和|↓↑⟩，而不是单线态|S⟩和三线态|T⟩。 然后，施加3.166 T（特斯拉）的外部磁场，这使我们能够通过Zeeman能量分离LD量子位的状态，并从计算状态中分离出极化的三重态|↑↓⟩和|↓↑ST量子位。
溶解冰箱的方案（希望了解此设备操作原理的人士参考资料）。实验本身是在120 mK（millikelvin）温度的特殊稀释冰箱中进行的。 在充电状态（1,1,1）进行qubit操作，在（1,0,1）进行初始化，并在（1,0,2）进行读取。
（N，N，N）* -每个点（左，中和右）内的电子数。
为了校准初始化，控制和读取过程，对每个量子位的相干时间变化进行了测量。 为了减少量子位之间的交互作用，科学家极大地改变了电荷状态（1,1,1）和（2,0,1）的能级。
当观察LD量子比特时，显示出10 MHz（
1d ）的拉比振荡是微波脉冲时间（
1e ）的函数。 在ST量子位处，观察到|↑↓⟩和|↓↑⟩（
1f ）之间的进动。
图
1c说明了通过左量子点和中心量子点之间的交换相互作用将两个量子位相互链接的过程。
两比特系统是根据以下条件进行操作的：
E Z≫ ∆E ST Z ，∆E QQ Z≫ J QQ≫ J ST ，其中：
E
Z-塞曼能量；
∆E
ST Z是塞曼能量在右点与中心点之间的差；
∆E
QQ Z是左点与中心点之间的塞曼能量之差；
J
QQ-左侧和中央点之间的交互交互；
J
ST-在正确的中心点之间交换交互。
在这种情况下，系统的哈密顿量将如下所示：
其中^σLD
z和^σST
z分别是LD和ST量子位的Pauli z运算符。
图片编号2作为混合系统的实际示例，在测试两个量子比特的阀门之前，科学家们通过操纵功率水平来校准量子比特之间的相互作用的强度及其可变性。
通过改变（2,0,1）和（1,1,1）电荷状态（
2b ）之间的能量来控制脉冲状态下的公-比特相互作用。 为了防止ST量子位的计算状态丢失，通过引入线性电压变化（最大24纳秒），绝热地打开和关闭量子位之间的交换交互。
通过重复从D到H的脉冲状态（图2）来测量ST量子比特的相干进动，而无需初始化，监视和测量LD量子比特，这使后者随机地由|↑↓⟩和|↓↑⟩混合而成。
图
2b详细显示了实验中使用的量子电路，以演示通过LD量子位的输入状态控制ST量子位的进动频率。 使用|↑↓⟩或|↓↑⟩作为初始状态，获得ST进动（
2e ，
2f ）。
图片编号3图
3a示出了初始化时间对相位phaseσLD的依赖性，在图
3b上，已经示出
了受控相位ϕC ＝ ϕ
|↓＞ -ϕ
|↑＞ 。
观察结果表明，经过测试的CPHASE阀所需的时间为5.5 ns。 但是，通过最大似然法获得的时间为211 ns。 科学家将其归因于以下事实：此处获得的较短数据收集时间“切断”了噪声频谱的低频成分。
图片编号4科学家进一步证明，即使引入LD量子位的任意输入状态，CPHASE阀也能够绝对正确地操作。 图
4a显示了为此使用的量子电路，其中实现时间固定为满足条件the
C =π。 在这种情况下，借助于电偶极子自旋共振制备具有任意σLDz的量子比特的相干初始状态LD。
为了更详尽地了解研究的细微差别（方法，计算，公式和观察结果），我强烈建议您研究一下
科学家的
报告和
其他材料 。
结语完美无止境。 这句话像胡闹的笑话一样，已经被听了一百遍了，但仍然很有意义。 尽管量子计算为我们带来了一个光明的新世界，但量子计算的实现需要大量的努力，研究和解决问题。
但是，这项研究使量子计算的实施在实践层面上更加接近现实。 在一个混合系统中利用不同类型的量子位的优势，我们不仅可以实现量子过程的高精度，而且还可以实现足够高的执行速度。 不管计算本身是什么，这样的组合一直存在并且很重要。
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