摘要：研究团队开发了一种新技术，以快速准确地确定限制在半导体量子点中的电子的电荷状态 - 量子计算系统的基本组件。该方法基于贝叶斯推断，贝叶斯推论是一种统计框架，使用观察到的数据估算系统中最可能的状态。...

东北大学高级材料研究所（WPI-AIMR）的研究团队开发了一种新技术，可以快速，准确地确定限制在半导体量子点中的电子的电荷状态 - 量子计算系统的基本组件。该方法基于贝叶斯推断，贝叶斯推论是一种统计框架，使用观察到的数据估算系统中最可能的状态。

由Motoya Shinozaki博士（特别任命的WPI-AIMR助理教授）和副教授Tomohiro Otsuka（也隶属于电气通讯研究所），该团队表明，他们的贝叶斯顺序估计方法显着超过了基于阈值的技术，尤其是在测量范围的情况下，尤其是基于阈值的技术。

他们的发现发表在应用物理审查2025年3月26日。

在量子计算中，对单个电子的存在或不存在（其电荷状态）的准确和快速检测对于读取量子位或量子位至关重要。但是，读数过程中的噪音波动可能会使此任务特别具有挑战性。

该团队的贝叶斯方法允许在量子点中实时电荷状态，与传统方法相比，可提供更强和可靠的测量。值得注意的是，该技术即使是电荷状态之间的过渡点也保持了高性能，而在电荷状态之间通常最困难。

Shinozaki博士说：“这项明了数据驱动的方法如何提高量子测量的精度。” “通过增强读数过程，这种方法有助于更加实用，使基于半导体的量子计算更加实用。”

除了在量子计算中的潜在应用外，该技术还可能受益于高性能纳米级传感器的开发，并支持凝结物质系统中局部电子性质的研究。

研究人员计划将其贝叶斯估计方法应用于以复杂噪声为特征的更广泛的测量系统，并将该方法与FPGA（现场可编程的门阵列）硬件集成以进行实时实现。这样的进步可以加速读出速度，并使用基于量子点的电荷传感器开放新的途径，以供物质探索。