“量子芯片”是未来量子计算机的“大脑”。中国科学技术大学郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室郭国平研究组，在量子芯片开发领域的一项重要进展，首次在砷化镓半导体量子芯片中成功实现了量子相干特性好、操控速度快、可控性强的电控新型编码量子比特。该成果近日在国际权威杂志《物理评论快报》发表。
郭国平研究组多年来致力于半导体量子芯片的开发，沿着电荷编码量子比特实现超快量子计算路线图，2013年来已经先后实现电荷编码超快普适单量子比特逻辑门和两量子比特控制非逻辑门。但是，相比自旋编码量子比特，电荷量子比特缺少长相干特性，如何继续探索延长电荷编码比特相干时间的新方法，在保证量子比特超快操控速度的同时，获得与自旋编码量子比特同样的长相干特性，是研究组需要解决的一个核心问题。
研究组利用半导体量子点的多电子态轨道的非对称特性，首次在砷化镓半导体系统中实现了轨道杂化的新型量子比特，巧妙地将电荷量子比特超快特性与自旋量子比特的长相干特性融为一体，实现了“鱼”和“熊掌”的兼得。
实验结果表明，该新型量子比特在超快操控速度方面与电荷量子比特类似，而其量子相干性方面，却比一般电荷编码量子比特提高近10倍。同时，该新型多电子轨道杂化实现量子比特编码和调控的方式具有很强的通用性，对探索半导体中极性声子和压电效应对量子相干特性的影响提供了新思路。
