我国量子计算新成果!全新半导体量子芯片架构有望实现多量子比特扩展与集成

新华视角 2020-11-30 18:27:46

近日,本源量子与中科大郭光灿团队合作,在利用微波谐振腔耦合与扩展半导体量子比特研究中取得新进展,实现两个半导体量子比特与微波谐振腔强耦合,并初步探索了利用片上微波光子耦合多量子比特的半导体量子芯片架构。该研究成果近期在线发表在国产综合性旗舰期刊Science Bulletin上。

我国量子计算新成果!全新半导体量子芯片架构有望实现多量子比特扩展与集成

Science Bulletin刊文截图

我国量子计算新成果!全新半导体量子芯片架构有望实现多量子比特扩展与集成

半导体量子芯片

传统的半导体量子点系统一直是量子计算研究者努力探索的目标,半导体量子点技术由于具有良好的可扩展性、与现代半导体工艺技术兼容的优点,被认为是最有可能实现量子计算的重要候选者之一。

随着半导体量子计算的不断发展,近年来半导体量子比特的性能大幅提升,单比特和两比特逻辑门操控保真度达到容错量子计算阈值(错误率明显低于阈值——0.1% 左右),如何实现多量子比特的扩展与集成已成为该领域的一个重要研究方向。

利用微波谐振腔中的光子作为媒介实现比特间相互作用被认为是最具潜力的扩展方式之一。

研究团队通过制备千欧量级的高阻抗SQUID(超导量子干涉器)阵列谐振腔,大幅提高了半导体量子比特与谐振腔的耦合强度,实现了两个非近邻量子比特间的强耦合。并在此基础上,进一步发展了新型谱学表征方法。通过改变两个量子比特的最小工作频率,研究人员观察到比特间耦合图谱呈现出截然不同的几何图案,通过数值分析证明该演化图谱可以快速、直观地判断系统耦合区间,并可推广到多比特结构及其他腔量子电动力学体系。

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