由于固态系统环境复杂, 量子比特的超快操控与长相干往往不可兼得. 为了提高半导体量子芯片杂化量子比特的可控性, 郭国平研究组将非对称思想运用到研究中, 把原有的双量子点结构扩展成线性耦合三量子点系统. 他们通过理论计算分析发现, 当中间量子点与其两侧量子点耦合强度非对称时, 电子在双量子点中演化的能级结构可以被第三个量子点高效地 '间接' 调控.
在实验中, 他们首先通过半导体纳米加工工艺精确制备出非对称耦合三量子点结构, 再利用电子的原子壳层结构填充原理, 巧妙地化解多电子能级结构复杂性这一难题, 构造了具有准平行能级的杂化量子比特. 在保证比特相干时间的情况下, 通过调节第三个量子点的电极电压, 清晰地观察到比特能级在2-15吉赫范围内连续可调.
该成果发表在最新一期国际应用物理学顶级期刊《应用物理评论》上, 为半导体量子计算提供了一种新的调控思路.