新超導量子比特「獨角獸」面世 以99.9%的置信度實現量子邏輯門

位於量子處理器內單個「獨角獸」量子比特的藝術圖。圖片來源：物理學家組織網

  科技日報北京11月16日電 （記者劉霞）來自芬蘭阿爾託大學、歐洲量子計算公司IQM和芬蘭國家技術研究中心的科學家在最新一期《自然·通訊》雜誌上發表論文稱，他們研製出了一種新的超導量子比特「獨角獸」，旨在提昇量子計算的準確性，並以99.9%的置信度利用「獨角獸」實現了量子邏輯門，這是構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用。
  在構建量子計算機的所有不同方法中，超導量子比特處於領先地位，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，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量子比特「獨角獸」，它繼承了多項優勢：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組成、結構簡單。該團隊在3個不同的「獨角獸」量子比特上實現了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，由於「獨角獸」量子比特的非諧性或非線性比近年來廣受關注的「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」，團隊設計並製造了芯片，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材料，除了約瑟夫遜結，其中超導引線用鋁製造而成。
  研究人員稱，第一個「獨角獸」量子比特表現優異，為進一步優化和重大突破提供了很大的空間，接下來的目標是進一步改進其設計、製造材料和柵極時間，以突破99.99%的保真度目標，在有噪聲的系統內實現有用的量子優勢和有效的量子糾錯，並演示由兩個量子比特組成的邏輯門。