University of Pennsylvania Demonstra Emaranhamento Paralelo de Porta Única em Registro Quântico de Diamante à Temperatura Ambiente

Pesquisadores quânticos na University of Pennsylvania demonstraram emaranhamento multipartido paralelizado de porta única em um registrador quântico de estado sólido operando sob condições ambientais de temperatura ambiente. Detalhada em um estudo publicado na Nature Nanotechnology, a equipe gerou um estado Greenberger–Horne–Zeilinger (GHZ) de quatro qubits — emaranhando o spin eletrônico central de um centro de nitrogênio-vacância (NV) em diamante com três qubits de memória de spin nuclear ¹³C circundantes — em 14.8 microssegundos usando uma única sequência de controle de desacoplamento dinâmico (DD).

Registradores de spin central de estado sólido tradicionais dependem de portas sequenciais de dois qubits em pares para emaranhar o elétron central com qubits de memória nuclear individuais. Esta abordagem sequencial incorre em latência de porta significativa e introduz crosstalk de fase indesejado em spins nucleares não visados. A estrutura da UPenn aproveita este crosstalk inerente, ajustando o tempo de pulso unitário (t) e a contagem de repetições (N) de uma sequência de desacoplamento dinâmico XY8 para executar rotações condicionais em múltiplos qubits nucleares fracamente acoplados simultaneamente. A duração da porta resultante de 14.8 μs representa uma aceleração de 10 vezes em relação aos protocolos de porta sequencial e opera próximo ao limite de interação física ditado pelas frequências de acoplamento hiperfino perpendicular (A_⊥ ≈ 60 kHz).