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一个开尔文以上的硅量子处理器单元的操作

量子计算机预计在几个重要的应用胜过常规计算机,从分子模拟来搜索算法,一旦他们可以按比例扩大到大量的-通常数百万的量子位(量子位)1,2,3。对于大多数固态量子比特技术(例如,那些使用超导电路或半导体自旋的技术),定标提出了相当大的挑战,因为每增加一个量子比特都会增加产生的热量,而稀释冰箱的冷却功率在其工作温度下受到严格限制(低于100毫开尔文)4,5,6。

在这里,我们演示了一个可伸缩的硅量子处理器单位单元的操作,该单元单元包含两个量子位,限制在约1.5开尔文的量子点上。我们通过从电子库分离所述量子点,然后初始化和仅通过两个量子点之间的电子隧穿读取量子位实现这一7,8,9。我们相干使用电驱动的自旋共振控制量子位10,11中同位素富集的硅12 28的Si,达到98.6%的单量子位门的保真度和“热”工作期间的2微秒的相干时间,可比那些自旋量子位的于天然硅中,温度为Millikelvin 13,14,15,16。

此外,我们表明,该晶胞可以在低至0.1特斯拉的磁场下工作,对应于3.5 GHz的量子位控制频率,其中量子位能量远低于热能。单元电池构成一个全规模的硅量子计算机的核心构建块,并满足由布局纠错架构所需的限制8,17。我们的工作表明,基于自旋的量子计算机可以在简单的抽运4中以更高的温度运行。他系统(其提供冷却功率数量级比稀释制冷机的更高),从而潜在地使得能够与该量子位阵列古典控制电子的积分18,19。

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