3개 전자의 스핀과 전하 상태의 혼성으로 이루어지는 hybrid qubit 은 스핀의 높은 위상 결맞음 시간을 전기적으로 제어할 수 있어 반도체 양자점 기반의 양자컴퓨팅 분야에서 새로운 큐비트 형태로 주목받고 있지만, 아직까지 큐비트의 상태를 높은 정확도로 검출할 수 있는 실험적인 방법이 존재하지 않았다. 김도헌 교수 연구실의 장원진 학생과 조민균 학생은 GaAs 이중 양자점에서 발견된 높은 효율의 스핀-전하 변환법을 이용하고 고속 라디오파 반사계수 측정법을 이용하여 hybrid qubit의 양자상태를 수 마이크로 초 이내에 96% 이상의 정확도로 검출할 수 있는 단발측정법을 세계최초로 개발하여 그 결과를 Nano letters 지에 게재하였다. 또한, 본 연구에서 새롭게 발견된 3중 전자의 에너지 준위는 전자의 강한 상호작용에 의한 Wigner molecule 상태가 될 수 있는 가능성을 관측하여 강상관 분자의 에너지 준위를 큐비트로 이용할 수 있는 가능성을 보였다.

논문명: Single-Shot Readout of a Driven Hybrid Qubit in a GaAs Double Quantum Dot

저자: 장원진*, 조민균*, 장현규, 김제현, 박재민, 김경훈, 강병우, 정환철, Vladimir Umansky, 김도헌 (* 공동 제1저자)

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.1c00783