新型超導(dǎo)雙量子比特處理器問世

  ICC訊 俄羅斯國家研究型技術(shù)大學(xué)和莫斯科國立鮑曼技術(shù)大學(xué)成功使用新型超導(dǎo)fluxonium量子比特實(shí)現(xiàn)了雙量子比特操作。其設(shè)計(jì)并制造的處理器，單量子比特操控精度達(dá)99.97%，雙量子比特操控精度最高達(dá)99.22%。近日發(fā)表在《npj量子信息》上的該成果將量子計(jì)算機(jī)的創(chuàng)建離現(xiàn)實(shí)更進(jìn)一步。

  在過去十年中，超導(dǎo)量子比特已成為最成功的量子計(jì)算平臺之一。迄今為止，商業(yè)上最成功的超導(dǎo)量子比特是transmon，它被谷歌、IBM和其他世界領(lǐng)先實(shí)驗(yàn)室積極研究并用于量子開發(fā)。

  fluxonium量子比特比transmon更復(fù)雜，其主要優(yōu)點(diǎn)是可在大約600兆赫茲的低頻下運(yùn)行。頻率越低，量子比特的壽命越長，這意味著可用它們執(zhí)行更多操作。在測試過程中，fluxonium量子比特的介電損耗允許保持疊加狀態(tài)比transmon更長。

  為保護(hù)量子比特免受噪聲影響，研究人員在電路中添加了一個超電感（一種對交流電具有高電阻的超導(dǎo)元件），它是一個由40個約瑟夫森觸點(diǎn)組成的鏈，兩個超導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)被一層薄薄的電介質(zhì)隔開。

  研究人員使用了高精度雙量子比特門：fSim和CZ，去實(shí)現(xiàn)一組通用的邏輯運(yùn)算。為讓量子比特彼此共振，還使用了系統(tǒng)的一個量子比特流的參數(shù)調(diào)制。研究顯示，不僅可同時獲得99.22%以上的雙量子比特運(yùn)算精度，還可抑制量子比特之間殘留的不需要的相互作用，從而實(shí)現(xiàn)并行單量子比特運(yùn)算，準(zhǔn)確率為99.97%。

  團(tuán)隊(duì)成員稱，計(jì)算量子比特的低頻率不僅為更長的量子比特壽命和閥門操作的準(zhǔn)確性開辟了道路，還使在量子比特控制線中使用亞千兆赫茲電子設(shè)備成為可能，這大大降低了量子處理器控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。