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图：金刚石石氮-空位色心及其周围的核自旋示意图，形状脉冲用来反抗核自旋发生的噪声。
高保真两比特量子门在量子信息处理，特别是容错量子核算中起着至关重要的作用。但是，量子比特会不可避免地与环境发生彼此作用，这极大地下降了逻辑门的保真度，关于固态量子体系更是如此。经过几十年的尽力，超导、离子阱、固态缺点和量子点等量子体系，现已完成了保线%）的两比特门。但是，可有用的大规模量子核算要求门保线%，此前仅离子阱体系完成了保线%的两比特门。固态体系因为遭到更为喧闹的固态环境的搅扰，完成超越99.9%保真度的两比特门是一项艰巨的应战。
理论上，经过量子纠错（QEC）进程，咱们只要在物理比特上完成过错低于容错阈值的量子门，就能够在逻辑比特上取得过错更小的量子门。相似地，经过动力学纠错（DEC），假如环境噪声的非马尔科夫功能被充沛的运用，物理比特上的门过错能够在多个控制脉冲之间彼此抵消。因而，经过结合上述两个层次的纠错，对初始的门保真度要求能够大幅度下降，这为根据实际中不完美的设备完成通用量子核算供给了一条可行的途径。但是，因为量子纠错进程自身会发生额定的杂乱度，往往很难在试验上取得更高保真度的量子门。当动力学纠错的办法应用于两比特量子门时，也会遇到相似的问题，往往会因没有精确地把握噪声特性，运用更杂乱的脉冲和更长的控制时刻反而会形成更大的过错。
本文研讨团队经过对噪声的详尽丈量，建立了一个精确且完好的噪声模型，这中心还包含静态噪声、含时噪声以及量子噪声。根据动力学纠错的思维，研讨人员对形状脉冲进行了精巧的规划，使其能反抗噪声模型中的各种磁噪声，最终将磁噪声对CNOT门的影响下降了两个数量级，降至10-4以下。试验上，研讨人员用RandomizedBenchmarking办法测得形状脉冲完成的CNOT门保线)%，并剖析得知，剩下过错大多数来历于于形状脉冲的失真以及电子自旋的纵向弛豫。这二者皆可在技术上被进一步消除，因而未来有望将CNOT门保线%以上。该作业的办法是通用的，可进一步推行至其它固态体系，如硅量子点、金刚石和碳化硅中的其它缺点、稀土掺杂体系等。
图：（a）不同脉冲完成的CNOT门对噪声的反抗作用；（b）CNOT门保真度的丈量成果。
我国科学院微观磁共振要点试验室博士后谢天宇和博士生赵致远为该文并列第一作者，杜江峰院士和石开展教授为论文的一起通讯作者。此项研讨得到了科技部、国家自然科学基金委、我国科学院和安徽省的赞助。
（我国科学院微观磁共振要点试验室、物理学院、我国科学院量子信息和量子科学技术创新研讨院、科研部）
