新型超導雙量子比特處理器問(wèn)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fluxonium量子比特實(shí)現了雙量子比特操作。其設計并制造的處理器，單量子比特操控精度達99.97%，雙量子比特操控精度最高達99.22%。近日發(fā)表在《npj量子信息》上的該成果將量子計算機的創(chuàng )建離現實(shí)更進(jìn)一步。

  在過(guò)去十年中，超導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)上最成功的超導量子比特是transmon，它被谷歌、IBM和其他世界領(lǐng)先實(shí)驗室積極研究并用于量子開(kāi)發(fā)。

  fluxonium量子比特比transmon更復雜，其主要優(yōu)點(diǎn)是可在大約600兆赫茲的低頻下運行。頻率越低，量子比特的壽命越長(cháng)，這意味著(zhù)可用它們執行更多操作。在測試過(guò)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(cháng)。

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

  研究人員使用了高精度雙量子比特門(mén)：fSim和CZ，去實(shí)現一組通用的邏輯運算。為讓量子比特彼此共振，還使用了系統的一個(gè)量子比特流的參數調制。研究顯示，不僅可同時(shí)獲得99.22%以上的雙量子比特運算精度，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)現并行單量子比特運算，準確率為99.97%。

  團隊成員稱(chēng)，計算量子比特的低頻率不僅為更長(cháng)的量子比特壽命和閥門(mén)操作的準確性開(kāi)辟了道路，還使在量子比特控制線(xiàn)中使用亞千兆赫茲電子設備成為可能，這大大降低了量子處理器控制系統的復雜性。