新超导量子比特“独角兽”面世，以99.9%的置信度实现量子逻辑门

位于量子处理器内单个“独角兽”量子比特的艺术图。图片来源：物理学家组织网

来自芬兰阿尔托大学、欧洲量子计算公司IQM和芬兰国家技术研究中心的科学家在最新一期《自然·通讯》杂志上发表论文称，他们研制出了一种新的超导量子比特“独角兽”，旨在提升量子计算的准确性，并以99.9%的置信度利用“独角兽”实现了量子逻辑门，这是构建商用量子计算机的重大里程碑，最新研究有望推动量子计算机的应用。

在构建量子计算机的所有不同方法中，超导量子比特处于领先地位，但目前使用的超导量子比特的设计方法和技术性能还不足以提供实际应用，研究人员一直在寻找更精确的量子比特，以使量子计算更好地解决实际问题。

在最新研究中，研究团队推出了一种新的超导量子比特“独角兽”，它继承了多项优势：非谐性增加、对直流电荷噪音完全不敏感、对磁噪声敏感度降低以及仅由谐振器中的单个约瑟夫逊结组成、结构简单。该团队在3个不同的“独角兽”量子比特上实现了13纳秒长的单量子比特门，置信度从99.8%到99.9%。

研究人员解释称，由于“独角兽”量子比特的非谐性或非线性比近年来广受关注的“传输子”量子比特更高，因此可更快地操作从而减少每次操作的错误。为演示“独角兽”，团队设计并制造了芯片，每个芯片由3个“独角兽”量子比特组成。他们使用铌作为超导材料，除了约瑟夫逊结，其中超导引线用铝制造而成。

研究人员称，第一个“独角兽”量子比特表现优异，为进一步优化和重大突破提供了很大的空间，接下来的目标是进一步改进其设计、制造材料和栅极时间，以突破99.99%的保真度目标，在有噪声的系统内实现有用的量子优势和有效的量子纠错，并演示由两个量子比特组成的逻辑门。（刘霞）