與硅中的多磷核自旋寄存器結合的單電子自旋具有快速的雙量子位門和長的自旋弛豫時間。近日，新南威爾士大學M. Y. Simmons報道了四量子位寄存器中電子和核自旋的高保真初始化和控制。
本文要點：
1) 在這些自旋寄存器中，當供體被電離時，核自旋與其環境保持弱耦合，從而實現長的相干時間。當電子存在時，超精細相互作用實現自旋和電荷自由度的耦合，以實現快速量子位操作和控制。
2) 作者使用超精細相互作用來實現電偶極自旋共振，以實現四量子位核自旋寄存器內所有核自旋的高保真初始化。此外，通過可控地初始化核自旋，作者實現了F=?99.78?±?0.07%的單電子量子位門保真度?，并且高于具有12 μs相干時間的表面碼容錯閾值。
J. Reiner et.al High-fidelity initialization and control of electron and nuclear spins in a four-qubit register Nature Nanotechnology 2024
DOI: 10.1038/s41565-023-01596-9
https://doi.org/10.1038/s41565-023-01596-9
