无折衷的量子比特速度与相干性扩展

在主流量子比特平台中，普遍存在这样一个权衡：提高相干性通常以操作速度的降低为代价，这反映出保护量子比特免受噪声环境影响同时也限制了对其的控制。这种速度与相干性的矛盾限制了各种技术中的量子比特性能。在此，我们展示了一种基于Ge/Si核壳纳米线的空穴自旋量子比特，其Rabi频率提高了三倍，同时Hahn回波相干时间提升了四倍，Q因子提升了一个数量级以上。这得益于直接Rashba自旋-轨道相互作用，该相互作用源自二维强限制下重孔-轻孔的混合。调节门电压会使该相互作用达到峰值，从而实现最大驱动速度，并使量子比特在电荷噪声方面获得最佳保护，实现速度与相干性的同步提升。我们的概念验证表明，精心设计的量子点能够突破长期以来的限制，提供了一条构建高性能、容错量子比特的新途径。