论采用硅器件实现量子隐形传态协议的可行性

随着近期展示高保真度通用逻辑门和基本可编程性的实验进展，硅基自旋量子比特已成为可扩展量子计算的有力候选者。然而，在硅器件中实现包含多个量子比特的更复杂量子信息协议，以实现实际可编程性，仍然是一个关键挑战。在本研究中，我们对在硅中电定义的量子点结构上实现的基于纠缠的量子信息应用进行了计算研究。使用基于紧束缚计算并结合体物理的内部多尺度模拟，我们对一个最多可创建五个电子自旋量子比特的五量子点系统进行了建模，并讨论了以可编程方式实现单量子比特旋转和双量子比特逻辑操作所需控制工程的细节。利用这些基本操作，我们设计了一个五量子比特量子隐形传态协议，并在计算上验证了其端到端操作，包括对所设计电路如何受电荷噪声影响的简单但清晰的分析。凭借实验尚未充分揭示的工程细节，我们的结果展示了硅量子点系统的先进可编程性，为基于电定义硅量子点结构的量子信息过程的潜在设计提供了实用指南。