荣登国内重要期刊封面！ 高校科研团队采用本源超导量子芯片实现量子门容错可控

近日，本源量子与中科大、浙江大学、山东大学联合研究团队在利用超导Xmon量子比特成功实现了基于非绝热几何相的量子门。该研究成果为几何量子计算的物理实现提供了一种有效途径。

相关论文近期以封面文章的形式发表在SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy (《中国科学: 物理学 力学 天文学》英文版) 2021年第5期。

论文地址：https://arxiv.org/abs/1909.09970

《中国科学: 物理学 力学 天文学》英文版) 

2021年第5期

量子计算是应用量子力学原理来进行有效计算的新颖计算模式。量子计算机具有超强的运算能力，可以解决经典计算机不能有效解决的问题，比如大数因子分解问题和无结构数据库搜索问题。

到目前为止，量子计算机的实现在理论上已不存在不可逾越的障碍，但在技术上仍面临多方面挑战，由于消相干以及控制过程的随机噪声的影响，很难得到高保真度的量子门。要使得量子门的保真度足够高以最终实现集成量子计算，量子门本身必须具有内在的容错能力，克服控制误差，以实现精确量子操作。

目前这个领域的研究人员提出了许多方案用来实现可容错的量子计算,其中一种很有潜力的方案是利用几何相来实现量子门。

非绝热几何相的实现原理图

图片来源：《中国科学: 物理学 力学 天文学》英文版

在本次试验中，本源量子团队提供的超导量子芯片展现了其较高的性能优势。超导量子芯片是基于对超导约瑟夫森结构进行改造，构造出超导量子比特，并通过耦合结构来实现多个超导量子比特的两两近邻耦合。利用精确设计的脉冲序列，可以实现高保真度的量子逻辑门操作，进而能够设计并演示量子算法。
本源第一代超导24比特量子处理器（KuaFu C24-100），该款超导量子芯片是基于电路量子电动力学体系构建的24位量子比特芯片。

图片来源：本源量子

几何相仅依赖于量子系统的演化路径而与演化快慢等细节无关，因此基于几何相设计的量子门具有对控制误差的鲁棒性。在理论设计上，研究者巧妙设计量子系统的演化路径，使得任意单比特量子门只需要单个封闭演化路径就可实现，避免了通常组合多个单比特门实现任意单比特门的操作，缩短了实现非绝热几何量子门的操作时间。

在具体实验上，研究者利用超导Xmon的两个最低能级实现了几个常用的单比特门，避免了由于第二激发态相干时间短的不利影响。研究者进一步利用量子过程层析和随机基准测试的方案对量子门的保真度进行了测量，平均的保真度达99.6%和99.7%。创新，是本源量子团队的一直践行的标准。
成立三年多来，本源量子团队坚持量子计算全栈式开发，主营业务涵盖量子芯片、量子测控、量子软件、五朵云战略以及未来的量子应用，一直探索和深耕前沿技术，曾获得多项核心技术成果：（点击下方链接可查看相关报道）·本源量子联合中科大探索全新半导体量子芯片架构在推进量子计算工程化、产业化道路上，本源量子坚持做好科技创新与成果转化，实现多个“国内第一”，拥有完全自主知识产权的首个量子计算机控制系统AIO、首个量子计算云平台、首个国产工程化超导量子计算机本源悟源、首款国产量子计算机操作系统本源司南。超导量子计算机-本源悟源

图片来源：本源量子

在开辟和发展尖端科学技术领域中，本源量子研发团队在量子计算的核心领域创造了多项专利技术，2020年10月，本源量子跻身“全球量子计算技术发明专利排行榜（TOP100）”全球第七，是国内唯一进入前十的量子计算公司，位列量子计算专利全球第一梯队。

2020年全球量子计算技术发明专利排行榜

图片来源：IPRdaily

未来，本源还将继续推进核心技术攻关，加速研制实用性量子计算机，致力于实现量子计算工程化、产业化的真正落地。

延伸阅读