中国科大潘建伟团队发布105量子比特“祖冲之三号”最新成果
IT之家 12 月 17 日消息,12 月 9 日,谷歌公司在《自然》发表了利用 105 比特超导量子处理器“垂柳(Willow)”实现了码距最高为 7 的表面码量子纠错。
一周后的 12 月 17 日,中国科学技术大学潘建伟院士团队在 arXiv 平台上发布我国研制的具备 105 个量子比特的超导量子计算机“祖冲之三号”的相关成果。
实验数据显示,“祖冲之三号”的性能优于谷歌上一代的“悬铃木”(Sycamore,今年 10 月《自然》刊文结果中采用 72 个量子比特),各项性能指标也与谷歌刚发布的“垂柳”达到了同一量级。
除了中国科学技术大学,刊文单位还包括合肥微尺度物质科学国家研究中心、中国科学院量子信息与量子科技创新研究院上海科学研究中心、合肥国家实验室、国盾量子公司、河南省量子信息与量子密码重点实验室、中国计量科学研究院、济南量子技术研究院、西安电子科技大学、中国科学院理论物理研究所,由来自 9 家科研单位的 154 名科研人员共同完成,凸显了合作的重要性。IT之家注意到,Dongxin Gao、Daojin Fan、Chen Zha 为论文共同第一作者,朱晓波教授、潘建伟院士为论文通讯作者。
▲ 谷歌悬铃木及其同期的祖冲之二号,还有最新的祖冲之三号性能指标对比据介绍,祖冲之二号拥有 66 个量子比特,祖冲之三号的量子比特数提升至 105 个,这使得其计算能力在理论上有了显著的拓展,能够处理更为复杂的量子计算任务,为探索更大规模的量子算法和应用提供了可能。
其保真度也实现了提升,“祖冲之二号”单量子比特门保真度约为 99.7%,“祖冲之三号”达到了 99.90%;“祖冲之二号”双量子比特门保真度约为 99.2%,“祖冲之三号”提升至 99.62%。
▲ “祖冲之三号”量子处理器。如图所示,“祖冲之三号”量子处理器由两个使用倒装芯片技术集成的蓝宝石芯片组成。其中一块芯片上集成了 105 个量子比特和 182 个耦合器,而另一块芯片上集成了所有控制线和读取谐振器。
据官方介绍,“祖冲之三号”量子处理器最重要的进步之一是提高了相干时间,成功将弛豫时间(T1)延长到 72μs,将退相位时间(T_2,CPMG)延长到 58μs。
此外,读取性能是祖冲之三号的另一项重大进步。为了实现高保真度的快速读取,研究人员将量子比特和读取谐振器之间的耦合强度提高到大约 130 MHz,并将读取谐振器的线宽调整到大约 10 MHz。
官方表示,在每次采样任务之前,研究人员会执行三轮测量,并施加相应的单量子比特门将量子比特重置为 | 0?态。这种方法减少了热噪声对态制备的影响,并缩短了每次采样的持续时间。经过这些优化后,83 个量子比特的平均读取错误率被抑制到 0.82%。
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