电子交换介导核自旋可扩展纠缠实现半导体量子计算新突破

来自国际研究团队通过操控硅基磷原子间电子交换相互作用，成功实现相距20纳米双核自旋的受控纠缠，制备出保真度达76?5+5%的贝尔态，为解决核自旋量子比特扩展难题提供了可规模化路径。

　　

通过电子交换相互作用（exchange interaction）介导远距离核自旋纠缠，本研究在硅基器件中实现了两个相距20纳米的磷原子核自旋量子比特的受控Z门（controlled-Z gate）操作。每个³¹P原子束缚独立电子，通过精确调控电子间交换作用力，成功制备出核自旋贝尔态（Bell state），保真度达到76_?5⁺⁵%，量子并发性（concurrence）为0.67_?0.05^+0.05。该策略突破了传统依赖共用电子耦合核自旋的局限性，为发展可扩展（scalable）核自旋量子计算机奠定了关键技术基础。