任何计算设备的物理实现,要想真正利用量子理论 [1] 提供的额外能力,都是极其困难的。原则上,我们应该能够在具有明确定义状态空间的系统上执行长相干量子操控(门控)、精确量子态合成以及检测。从一开始,人们就认识到,最大的障碍来自于任何现实量子系统不可避免的开放性。与外部(即非计算)自由度的耦合破坏了量子演化的幺正结构,而这正是量子计算 (QC) 的关键因素。这就是众所周知的退相干问题 [2]。通过量子纠错所追求的主动稳定可以部分克服这一困难,这无疑是理论 QC 的成功 [3]。然而,由于需要低退相干率,目前量子处理器的实验实现方案都是基于量子光学以及原子和分子系统 [1]。事实上,这些领域极其先进的技术已经可以实现简单量子计算机中所需的操作。然而,人们普遍认为,量子信息的未来应用(如果有的话)很难在这样的系统中实现,因为这些系统不允许大规模集成现有的微电子技术。相反,尽管“快速”退相干时间存在严重困难,但固态量子计算机实现似乎是从超快光电子学 [4] 以及纳米结构制造和表征 [5] 的最新进展中获益的唯一途径。为此,主要目标是设计具有“长”退相干时间(与典型的门控时间尺度相比)的量子结构和编码策略。第一个定义明确的基于半导体的量子通信方案 [6] 依赖于量子点 (QD) 中的自旋动力学;它利用了自旋自由度相对于电荷激发的低退相干性。然而,所提出的操纵
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