中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊與美國、澳大利亞研究人員及本源量子共同合作，實現(xiàn)硅基自旋量子比特的超快操控，自旋翻轉(zhuǎn)速率超過 540MHz，這是目前國際上已報道的最高值。目前該成果的相關(guān)研究論文已發(fā)表在 1 月 11 日的《自然》期刊上。

論文指出，自旋軌道耦合場的方向會影響自旋比特操控速率及比特初始化與讀取的保真度，運(yùn)行速度和相干時間是衡量一個量子比特可行性的兩個核心指標(biāo)。強(qiáng)自旋軌道相互作用（SOI）和相對較弱的超精細(xì)相互作用使鍺（Ge）中的空穴成為具有快速全電相干控制的自旋量子比特的候選體系。

科研團(tuán)隊在基本溫度為 10 mK（絕對零度以上 0.01 度）的牛津 Triton 稀釋制冷機(jī)中進(jìn)行實驗，通過優(yōu)化器件性能，在耦合強(qiáng)度高度可調(diào)的雙量子點(diǎn)中完成了自旋量子比特的泡利自旋阻塞讀取，觀測到了多能級的電偶極自旋共振譜。

最終，科研團(tuán)隊通過調(diào)節(jié)不同的自旋翻轉(zhuǎn)模式，在 100 mT（毫特斯拉）的磁場下，實現(xiàn)了速率超過 540 MHz 的自旋量子比特的超快操控，創(chuàng)下了半導(dǎo)體系統(tǒng)中超快自旋量子比特控制的最高記錄。

科研團(tuán)隊證明了在 GHW 中重洞（HHs）的強(qiáng) SOI，其特點(diǎn)是 1.5nm 的短自旋軌道長度。該研究結(jié)果表明，鍺硅空穴自旋量子比特體系是實現(xiàn)全電控半導(dǎo)體量子計算的重要候選之一，可滿足 DiVincenzo 準(zhǔn)則對可擴(kuò)展量子信息處理器的要求。這一成果為半導(dǎo)體量子計算的研究開拓了新領(lǐng)域。