新超導(dǎo)量子比特“獨(dú)角獸”面世

來(lái)自芬蘭阿爾托大學(xué)、歐洲量子計(jì)算公司IQM 和芬蘭國(guó)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(dú)角獸”，旨在提升量子計(jì)算的準(zhǔn)確性，并以99.9%的置信度利用“獨(dú)角獸”實(shí)現(xiàn)了量子邏輯門(mén)，這是構(gòu)建商用量子計(jì)算機(jī)的重大里程碑，最新研究有望推動(dòng)量子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用。

在構(gòu)建量子計(jì)算機(jī)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(jì)方法和技術(shù)性能還不足以提供實(shí)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(jì)算更好地解決實(shí)際問(wèn)題。

在最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)推出了一種新的超導(dǎo)量子比特“獨(dú)角獸”，它繼承了多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)：非諧性增加、對(duì)直流電荷噪音完全不敏感、對(duì)磁噪聲敏感度降低以及僅由諧振器中的單個(gè)約瑟夫遜結(jié)組成、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。該團(tuán)隊(duì)在3 個(gè)不同的“獨(dú)角獸”量子比特上實(shí)現(xiàn)了13 納秒長(zhǎng)的單量子比特門(mén)，置信度從99.8%到99.9%。

研究人員解釋稱，由于“獨(dú)角獸”量子比特的非諧性或非線性比近年來(lái)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(cuò)誤。為演示“獨(dú)角獸”，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并制造了芯片，每個(gè)芯片由3 個(gè)“獨(dú)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(gè)“獨(dú)角獸”量子比特表現(xiàn)優(yōu)異，為進(jìn)一步優(yōu)化和重大突破提供了很大的空間，接下來(lái)的目標(biāo)是進(jìn)一步改進(jìn)其設(shè)計(jì)、制造材料和柵極時(shí)間，以突破99.99%的保真度目標(biāo)，在有噪聲的系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)有用的量子優(yōu)勢(shì)和有效的量子糾錯(cuò)，并演示由兩個(gè)量子比特組成的邏輯門(mén)。