未來的大規(guī)模量子計算機將依靠量子糾錯（QEC）來保護計算過程中脆弱的量子信息。在實現(xiàn)量子計算設(shè)備的可能候選平臺中，硅基自旋量子比特與成熟的納米加工技術(shù)的兼容性有望克服將設(shè)備尺寸從今天的原型擴大到大規(guī)模計算機方面的挑戰(zhàn)。硅基量子比特的最新進展使得高質(zhì)量的單量子比特和雙量子比特系統(tǒng)的實現(xiàn)成為可能。然而，需要三個或更多耦合的量子比特，并涉及三量子比特門或基于測量的反饋的QEC的演示仍然是一個開放的挑戰(zhàn)。有鑒于此，日本理化學(xué)研究所理研中心Kenta Takeda，Seigo Tarucha等人通過使用三量子位iToffoli門，該門以輔助自旋極化為條件，連貫地旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)量子位。本文合成了一個三量子比特相位翻轉(zhuǎn)代碼，并證明了一個量子比特相位翻轉(zhuǎn)誤差可以得到糾正，并且可以減輕固有的集成自旋相移。
1）三量子比特系統(tǒng)（圖a）包括一個數(shù)據(jù)量子比特（Q2被校正和兩個附屬量子比特（Q1）和Q3）。該序列從將數(shù)據(jù)量子位狀態(tài)編碼為三量子位糾纏態(tài)開始。然后通過解碼將編碼狀態(tài)中發(fā)生的相位翻轉(zhuǎn)錯誤映射到輔助量子比特狀態(tài)。原始數(shù)據(jù)量子比特狀態(tài)最終可以通過基于輔助量子比特狀態(tài)的校正邏輯門來恢復(fù)。
2）該工作已經(jīng)展示了各種三量子位糾纏態(tài)的產(chǎn)生、有效的單步諧振驅(qū)動iToffoli門以及三量子位QEC在硅中的基本特性，但將實驗擴展到更大的規(guī)模則需要更靈活的基于反饋的校正旋轉(zhuǎn)。這受到慢速自旋測量和能量選擇隧道初始化的限制。
Quantum error correction with silicon spin qubitsDOI: 10.1038/s41586-022-04986-6https://www.nature.com/articles/s41586-022-04986-6
