Targeting molecular quantum memory with embedded error correction.
Targeting molecular quantum memory with embedded error correction.
复制标题
具有嵌入式错误校正的靶向分子量子存储器。
DOI：
10.1039/d1sc01506k
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发表时间：
2021-07-07
期刊：
影响因子：
8.4
通讯作者：
Winpenny REP
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lockyer SJ;Chiesa A;Timco GA;McInnes EJL;Bennett TS;Vitorica-Yrezebal IJ;Carretta S;Winpenny REP
量子计算机的实现既需要保护信息免受环境噪声的影响，又需要有效地实现量子运算。通过完全容错平台实现这一点，其中量子门在量子纠错单元内实现，对这种硬件的一致性和控制提出了严格的要求。一个更可行的架构可以包括连接的存储器，通过增强一致性来支持纠错，以及确保快速操作的处理单元。我们在这里提出了一个超分子{Cr 7 Ni}-Cu系统，它可以形成这个平台的基本单元，其中{Cr 7 Ni}的电子自旋1/2提供了处理器，而Cu离子的自然孤立的核自旋3/2用于编码嵌入量子纠错的逻辑单元。我们通过现实模拟证明，微波脉冲使我们能够快速实现处理器上的门，并在处理器和量子存储器之间交换信息。通过将存储与量子纠错结合到Cu核自旋中，信息可以被保护的时间比处理器相干性长得多。量子计算机的实现需要保护信息不受噪声的影响，以及执行量子门的能力。我们提出了一个分子结构，通过电子自旋1/2处理器和核自旋3/2存储器提供这两种成分。
The implementation of a quantum computer requires both to protect information from environmental noise and to implement quantum operations efficiently. Achieving this by a fully fault-tolerant platform, in which quantum gates are implemented within quantum-error corrected units, poses stringent requirements on the coherence and control of such hardware. A more feasible architecture could consist of connected memories, that support error-correction by enhancing coherence, and processing units, that ensure fast manipulations. We present here a supramolecular {Cr7Ni}–Cu system which could form the elementary unit of this platform, where the electronic spin 1/2 of {Cr7Ni} provides the processor and the naturally isolated nuclear spin 3/2 of the Cu ion is used to encode a logical unit with embedded quantum error-correction. We demonstrate by realistic simulations that microwave pulses allow us to rapidly implement gates on the processor and to swap information between the processor and the quantum memory. By combining the storage into the Cu nuclear spin with quantum error correction, information can be protected for times much longer than the processor coherence. The implementation of a quantum computer requires protecting of information from noise and the ability to perform quantum gates. We present a molecular architecture providing both these ingredients, via an electronic spin 1/2 processor and a nuclear spin 3/2 memory.
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