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新型超導(dǎo)雙量子比特處理器問世

2022年11月24日 08:07  科技日報  

科技日報北京11月23日電 (記者張夢然)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量子比特實現(xiàn)了雙量子比特操作。其設(shè)計并制造的處理器,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算機(jī)的創(chuàng)建離現(xiàn)實更進(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)先實驗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,從而實現(xiàn)并行單量子比特運(yùn)算,準(zhǔn)確率為99.97%。

團(tuán)隊成員稱,計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。

編 輯:魏德齡
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