新型柔性半导体材料石墨烯被普遍认为是下一代半导体元器件的主要载体。自旋轨道耦合与净核自旋影响的肃清也为石墨烯在量子芯片中的运用供应诱人的前景。然而这种单层碳原子材料载流子的相对论特性和零能隙能带构造也对石墨烯基量子比特的布局提出了高度寻衅。其余，实用化量子芯片的高集成特性哀求布局的量子比特能与非局域量子数据总线耦合。
郭国平研究组在2008年提出将超导腔引入半导体量子芯片做量子数据总线的理论方案[ Phys. Rev. Lett.101,230501(2008)]后，经由近7年的努力先后占领了石墨烯全电控单双量子点的制备、石墨烯量子比特的设计布局等系列难关，研发了具有自主知识产权的新型超导微波谐振腔，终极实现了超导微波腔与石墨烯量子比特的复合构造。实验测试表明该新型超导量子数据总线与石墨烯量子比特的耦合强度达到30兆赫兹，在未来大规模集成的量子芯片架构中将具有主要意义。
研究组在该石墨烯与超导复合构造上采取微波探测技能在国际上首次测定石墨烯量子点比特的相位相关韶光，并进一步创造石墨烯量子相关韶光和其量子点中载流子的数目有独特的四重周期特性，为实验探索和验证石墨烯自旋和能谷自由度四重简并带来的基本物理供应了新方法和新机理。
在深入研究了单个量子比特和超导腔的耦合机理的根本上，研究组把目光瞄向了量子比特长程耦合这一难题上，并首次在国际上成功地实现了两个石墨烯量子比特的长程耦合，丈量到了相距60微米（量子点自身大小的200倍）的两个量子比特之间的量子关联。由于是第一个在量子点体系里面实现基于超导腔的两比特长程耦合，文章在 arXiv (1409.4980)揭橥之后，立即引起国际同行广泛关注，被揭橥在Science ， PRL 等刊物的论文引用并高度评价，认为它对将来实现远间隔量子点比特之间的量子纠缠以及终极实现集成化的量子芯片均具有重大意义。
这项事情得到了科技部、国家自然科学基金委、中科院和教诲部的帮助。
两个石墨烯量子比特与超导微波腔长程耦合样品图和丈量装置示意图
来源：中国科学技能大学
