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阿里达摩院的新型量子比特,如何挑战传统量子比特?

第一财经 2022-03-25 16:36:57

作者:陈根    责编:高雅

传统量子比特是什么?阿里达摩院开发到新型量子比特又是什么?

自从1982年物理学家理查德•费曼首次提出如何利用量子力学的特性来彻底改变计算以来,量子计算就成为人们最为看好的技术之一。近日,阿里达摩院公布了量子计算重大进展,新型量子比特开始挑战传统比特。那么,这个新型量子比特是什么?又会给我们带来什么?

我们先来看看传统的量子比特。简单来说,传统量子比特就是量子计算机系统中最小的数据存储单位,类似于经典计算过程中的比特。而量子比特本质上,则是处于叠加态的亚原子粒子,如电子、被束缚的离子或光子。

需要指出来的是,在量子力学的微观世界里,能量是离散化的,就像不停地用显微镜放大斜面,最后发现所有的斜面都是由一小级一小级的阶梯组成一样。

这就导致量子比特周围环境的细微变化,比如振动、电场、磁场、宇宙辐射等,都可能对量子比特产生扰动,进而使叠加态坍缩,使量子比特失效,造成计算错误。而且,多个量子比特的错误会发生累积,使得量子计算机在多次运算后几乎留不下什么有用的信息,更不用说朝越我们现在的经典计算。

因此,提高量子比特精度成为量子计算发展中绕不开的一项基础工作。而在寻找更精确的量子比特的道路上,超导量子比特fluxonium就被认为是一种提高量子比特精度好的解决思路。

fluxonium 是用环形电路的磁通量作为量子比特,以其中磁通量所对应的环形电流方向的反对称和对称叠加分别代表量子比特的 1、0 状态。这让磁通型的 fluxonium 更能抵御电荷噪声和电介质损耗所带来的干扰。不仅如此,fluxonium 也更接近于理想的二能级系统。

阿里巴巴达摩院这次公布的新型量子比特就是基于新型超导量子比特fluxonium,成功设计并制造出两比特量子芯片,实现了单比特操控精度99.97%,两比特iSWAP门操控精度最高达99.72%,取得此类比特全球最佳水平。

达摩院量子实验室也在该芯片上实现了另一种比 iSWAP 编译能力更强的原生两比特门 SQiSW,操控精度达 99.72%,是该量子门在所有量子计算平台上实现的最高精度。

量子比特精度的提高将为量子计算机的运算速度带来进一步提升,这对于量子计算来说,是一个不错的消息。

(作者为知名科技作家)

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