研究人员已经在室温下的零磁场下展示了完整量子门，这可以实现快速和容错的通用量子计算机。量子计算机是一种理论机器，有可能比传统计算机更快地解决复杂问题。研究人员目前正致力于量子计算的下一步 - 构建通用量子计算机。

该论文发表在Nature Communications杂志上，报道了在电子或氮原子核上的几何自旋量子位上的非绝热和非阿贝尔完整量子门的实验证明，这为实现通用量子计算机铺平了道路。

几何相位目前是量子物理学中的一个关键问题。纯粹操纵退化基态系统中的几何相位的完整量子门被认为是构建容错通用量子计算机的理想方式。几何相位门或完整量子门已经在几个量子系统中进行了实验证明，包括金刚石中的氮空位（NV）中心。然而，先前的实验需要微波或光波来操纵非简并子空间，导致由于动态相的不希望的干扰导致的栅极保真度的降低。

“为了避免不必要的干扰，我们使用三重自旋qutrit的简并子空间在NV中心形成一个理想的逻辑量子位，我们称之为几何自旋量子位。这种方法可以在低于10 K的温度下实现快速精确的几何门控相应的作者，横滨国立大学的Hideo Kosaka教授表示，门的保真度受到辐射松弛的限制。“基于这种方法，结合极化微波，我们成功地在室温下的零磁场下操纵金刚石中心的NV中心的几何相位。”

该小组还展示了一个双量子比特的完整门，通过操纵电子 - 核共轭来显示普遍性。该方案呈现纯粹的完整门，不需要能隙，这会引起动态相位干扰，降低栅极保真度，从而实现对长寿命量子存储器的快速，精确控制，是实现量子中继器在通用量子之间接口的一步计算机和安全通信网络。