由电子交换介导的核自旋可扩展纠缠
量子物理
2026-01-15 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
利用核自旋进行量子计算受限于在远距离原子核之间产生真正量子纠缠的困难。目前半导体中核纠缠的演示依赖于将原子核耦合到一个公共电子上，这不是一种可扩展的策略。在这里，我们在硅器件中展示了两个磷原子核之间的双量子位 Control-Z 逻辑操作，两者相距达 20 纳米。每个原子结合单独的电子，其交换相互作用介导了核双量子位门。我们制备并测量了一个核 Bell 态，其保真度为 76 +/- 5 ，并发度为 0.67 +/- 0.05。利用这种方法，半导体自旋量子位扩展方面的未来进展可延伸至基于核自旋的量子计算机的开发。
引用
@article{arxiv.2503.06872,
title = {Scalable entanglement of nuclear spins mediated by electron exchange},
author = {Holly G. Stemp and Mark R. van Blankenstein and Serwan Asaad and Mateusz T. Mądzik and Benjamin Joecker and Hannes R. Firgau and Arne Laucht and Fay E. Hudson and Andrew S. Dzurak and Kohei M. Itoh and Alexander M. Jakob and Brett C. Johnson and David N. Jamieson and Andrea Morello},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.06872},
year = {2026}
}