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隨著2019年谷歌成功實現(xiàn)了“量子優(yōu)勢”，超導量子計算的研究正引起人們更加廣泛的關注。超導量子比特是擁有量子化能級，量子態(tài)疊加和量子態(tài)糾纏等量子力學特性的宏觀器件，目前被廣泛應用于量子物理、原子物理、量子光學、量子化學、量子模擬和量子計算等諸多領域中

在過去十年中，超導量子比特已成為最成功的量子計算平臺之一。在構(gòu)建量子計算機的所有不同方法中，超導量子比特處于領先地位，但目前使用的超導量子比特的設計方法和技術性能還不足以提供實際應用。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和其他世界領先實驗室積極研究并用于量子開發(fā)。

近日，俄羅斯國家研究型技術大學和莫斯科國立鮑曼技術大學成功使用新型超導fluxonium量子比特實現(xiàn)了雙量子比特操作。fluxonium量子比特比transmon更復雜，其主要優(yōu)點是可在大約600兆赫茲的低頻下運行。頻率越低，量子比特的壽命越長，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。

研究人員還在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元件)，這種由40個約瑟夫森觸點組成的鏈，兩個超導體的結(jié)構(gòu)被一層薄薄的電介質(zhì)隔開，能夠保護量子比特免受噪聲影響。同時，他們還使用了高精度雙量子比特門：fSim和CZ，來實現(xiàn)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(tǒng)的一個量子比特流的參數(shù)調(diào)制。

該項研究顯示，不僅可同時獲得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，從而實現(xiàn)并行單量子比特運算，準確率為99.97%。

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備成為可能，這大大降低了量子處理器控制系統(tǒng)的復雜性。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(xiàn)實更進一步。

(資料來源：科技日報)

關鍵詞： 量子計算機 技術大學