【產(chǎn)通社，11月19日訊】IQM Quantum Computers消息，其與阿爾托大學(xué)和芬蘭國(guó)家技術(shù)研究中心(VTT)的一個(gè)科學(xué)家小組發(fā)現(xiàn)了一種新的超導(dǎo)量子比特——unimon，可提高量子計(jì)算的準(zhǔn)確性。該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了首個(gè)保真度達(dá)99.9%的unimon的量子邏輯門(mén)，這是建造商用量子計(jì)算機(jī)過(guò)程中的一個(gè)重要里程碑。這項(xiàng)關(guān)鍵研究近日發(fā)表在《自然-通訊》(Nature Communications)期刊上。

在建造實(shí)用型量子計(jì)算機(jī)的所有不同方法中，超導(dǎo)量子比特處于領(lǐng)先位置。然而，目前采用的量子比特設(shè)計(jì)和技術(shù)尚無(wú)法為實(shí)際應(yīng)用提供足夠高的性能。在當(dāng)前含噪中尺度量子(NISQ)時(shí)代，可實(shí)現(xiàn)的量子計(jì)算的復(fù)雜性大多受限于單量子門(mén)和雙量子門(mén)的誤差。量子計(jì)算需要變得更加精確才能發(fā)揮實(shí)際作用。

負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)此次研究的Mikko Mttnen是阿爾托大學(xué)和VTT的量子技術(shù)聯(lián)合教授，也是IQM Quantum Computers的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席科學(xué)家。他表示：“我們的目標(biāo)是建造能夠在解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題中展現(xiàn)優(yōu)勢(shì)的量子計(jì)算機(jī)。今天發(fā)布的公告是IQM的一個(gè)重要里程碑，也是建造更出色的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)進(jìn)程中的一項(xiàng)重大成就�！�

IQM今日宣布推出一種新的超導(dǎo)量子比特類(lèi)型——unimon。新量子比特在單個(gè)電路中結(jié)合了以下理想特性：增強(qiáng)的非簡(jiǎn)諧效應(yīng)、對(duì)直流電荷噪聲完全不敏感、對(duì)磁噪聲的更低敏感性，以及僅由諧振器中的單個(gè)約瑟夫森結(jié)(Josephson junction)組成的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)等。該團(tuán)隊(duì)在三個(gè)不同的unimon量子比特上讓速度為13納秒的單量子位門(mén)實(shí)現(xiàn)了從99.8%到99.9%的保真度。

來(lái)自IQM、正在攻讀博士學(xué)位的Eric Hyypp表示：“由于非簡(jiǎn)諧效應(yīng)或非線性高于transmon，我們可以加快unimon的操作速度，從而減少每次操作的誤差�！�

為了在實(shí)驗(yàn)中證明unimon，科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)并制造了相關(guān)芯片，每枚芯片由三個(gè)unimon量子比特組成。除了約瑟夫森結(jié)，他們還使用了鈮作為超導(dǎo)材料，其中的超導(dǎo)引線采用鋁制成。

Mttnen教授表示：“我要感謝并祝賀Eric和其他團(tuán)隊(duì)成員，他們?yōu)檫@一重大成就做出了不懈努力。”

該團(tuán)隊(duì)測(cè)量到unimon量子比特具有相對(duì)較高的非簡(jiǎn)諧效應(yīng)，同時(shí)只需要單個(gè)約瑟夫森結(jié)，不需要任何超導(dǎo)體，并具有防噪聲能力。與傳統(tǒng)的fluxonium或quarton量子比特中基于結(jié)陣的超導(dǎo)體相比，unimon的幾何電感有可能獲得更高的可預(yù)測(cè)性和效益。

Mttnen教授補(bǔ)充道：“盡管unimon很簡(jiǎn)單，但比transmon更有優(yōu)勢(shì)。事實(shí)上，首個(gè)unimon的表現(xiàn)非常優(yōu)秀，同時(shí)提供了大量的優(yōu)化和重大突破空間。下一步我們將優(yōu)化設(shè)計(jì)，改善噪聲保護(hù)，并驗(yàn)證雙量子位邏輯門(mén)�！�

IQM的商用量子計(jì)算機(jī)仍然使用transmon量子比特。通過(guò)transmon，IQM已經(jīng)能夠提供現(xiàn)場(chǎng)量子計(jì)算機(jī)。例如，作為與芬蘭國(guó)家技術(shù)研究中心共同創(chuàng)新項(xiàng)目的一部分，IQM正在建造芬蘭的第一臺(tái)54量子位量子計(jì)算機(jī)；IQM牽頭的聯(lián)盟Q-Exa也正在德國(guó)建造一臺(tái)20量子位量子計(jì)算機(jī)，建成后將集成到一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)之中�，F(xiàn)在發(fā)明的unimon是一種替代量子比特，有望在未來(lái)提高量子計(jì)算精度。

Mttnen教授總結(jié)道：“我們的目標(biāo)是進(jìn)一步改進(jìn)unimon的設(shè)計(jì)、材料和門(mén)控時(shí)間，以便突破99.99%的保真度大關(guān)，實(shí)現(xiàn)真正實(shí)用的含噪系統(tǒng)量子優(yōu)勢(shì)和高效量子糾錯(cuò)。那將是量子計(jì)算界的一個(gè)激動(dòng)人心的時(shí)刻！”

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