新超導(dǎo)量子比特“獨角獸”面世
以99.9%的置信度實現(xiàn)量子邏輯門
科技日報北京11月16日電 (記者劉霞)來自芬蘭阿爾托大學(xué)、歐洲量子計算公司IQM和芬蘭國家技術(shù)研究中心的科學(xué)家在最新一期《自然·通訊》雜志上發(fā)表論文稱，他們研制出了一種新的超導(dǎo)量子比特“獨角獸”，旨在提升量子計算的準(zhǔn)確性，并以99.9%的置信度利用“獨角獸”實現(xiàn)了量子邏輯門，這是構(gòu)建商用量子計算機的重大里程碑，最新研究有望推動量子計算機的應(yīng)用。
在構(gòu)建量子計算機的所有不同方法中，超導(dǎo)量子比特處于領(lǐng)先地位，但目前使用的超導(dǎo)量子比特的設(shè)計方法和技術(shù)性能還不足以提供實際應(yīng)用，研究人員一直在尋找更精確的量子比特，以使量子計算更好地解決實際問題。
在最新研究中，研究團隊推出了一種新的超導(dǎo)量子比特“獨角獸”，它繼承了多項優(yōu)勢：非諧性增加、對直流電荷噪音完全不敏感、對磁噪聲敏感度降低以及僅由諧振器中的單個約瑟夫遜結(jié)組成、結(jié)構(gòu)簡單。該團隊在3個不同的“獨角獸”量子比特上實現(xiàn)了13納秒長的單量子比特門，置信度從99.8%到99.9%。
研究人員解釋稱，由于“獨角獸”量子比特的非諧性或非線性比近年來廣受關(guān)注的“傳輸子”量子比特更高，因此可更快地操作從而減少每次操作的錯誤。為演示“獨角獸”，團隊設(shè)計并制造了芯片，每個芯片由3個“獨角獸”量子比特組成。他們使用鈮作為超導(dǎo)材料，除了約瑟夫遜結(jié)，其中超導(dǎo)引線用鋁制造而成。
研究人員稱，第一個“獨角獸”量子比特表現(xiàn)優(yōu)異，為進一步優(yōu)化和重大突破提供了很大的空間，接下來的目標(biāo)是進一步改進其設(shè)計、制造材料和柵極時間，以突破99.99%的保真度目標(biāo)，在有噪聲的系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)有用的量子優(yōu)勢和有效的量子糾錯，并演示由兩個量子比特組成的邏輯門。