自旋链核磁共振量子计算机中的可切换受控非门

提出了一种在固态 NMR 量子计算机中切换受控非门的方法。自旋 I=1/2 的核量子比特沿量子自旋链（一维反铁磁体）周期性排列，该自旋链具有单态基态，且因某种量子效应在基态与最低激发态间存在有限自旋能隙。施加调谐至自旋能隙能量的微波，会在链上控制量子比特与目标量子比特所在特定位置激发一个三重态磁子包。该磁子包开启量子比特间的 Suhl-Nakamura 相互作用，其充当受控非门。量子比特初始化由附于自旋链上的半导体薄片构成的量子比特初始化器实现，其中半导体中通过光泵浦方法产生的自旋极化被转移至自旋链。该方案使初始化过程与计算过程分离，从而可在不受初始化方案限制的情况下优化计算部分，这为量子计算机提供了宽泛的材料选择。