超导通量量子比特与单铋掺杂原子的强耦合

量子计算机的实现是一项巨大的科学与技术挑战，源于量子信息的极端脆弱性。信息的物理载体，即量子比特，必须同时通过门操作与其他量子比特强耦合以计算信息，并与环境良好解耦以保持其量子行为。实现此类量子比特的一个有趣的物理系统是半导体中的磁性杂质，如硅中的铋掺杂原子。事实上，与铋掺杂原子相关的自旋可以达到极长的相干时间——量级为秒。然而，在这些自旋之间建立和控制高效的门操作极其困难。在这里，我们展示了一种协议，使单个铋掺杂原子能够将其量子信息相干地传递给超导通量量子比特，后者充当中介或量子总线。该超导器件能够按需连接远距离自旋，同时对其相干行为的影响极小。