我科研团队破解超导量子计算“速度与保真度”矛盾

琉璃叶下绿玉骨

科技日报记者 吴长锋
记者7日从安徽省量子计算芯片重点实验室获悉，由本源量子与中国科学技术大学联合研究团队创新性提出的“参数空间扩展受控相位门（PSE-CZ）”方案，成功破解了超导量子计算领域长期存在的速度与保真度相互制约难题，让两比特量子门在保持高速的同时大幅提升精度。相关成果发表于国际物理顶级期刊《物理评论快报》，实验验证工作在我国自主超导量子计算机 “本源悟空”上完成。

2 G9 M* Y; ?' j量子计算机要完成复杂计算，离不开“量子门”的基本操作。稳定可靠的量子计算，要求量子门同时具备超快操作速度与超高运算保真度。但长期以来，这两点一直存在难以调和的矛盾：量子门操作速度越快，硬件波形失真、时序偏差等问题就越明显，会导致精准度大幅下降；如果为了保证准确率放慢速度，又会拖累量子计算机的整体运行效率，这也是制约量子计算机发展的关键瓶颈。
' ?$ S1 f; `+ h" U. w1 K: K                          针对这一问题，研究团队创新提出“参数空间扩展受控相位门（PSE-CZ）”方案。本源量子测控科学家杨小燕博士介绍：“该方案在不延长脉冲时间的前提下，通过将脉冲中间区域的失谐量拆分为两个独立可调的参数，为系统增加了一枚‘调节旋钮’。依靠这一创新机制，系统可同步纠正泄漏和相位两类误差，实现速度与高保真度的兼顾。”
, p0 ~5 f# H6 t! t6 j: Z. `依托“本源悟空”超导量子计算机，团队选取了20对两比特量子门开展测试。结果显示，PSE-CZ方案能够有效降低短时畸变引起的相干误差，使量子门性能更加接近退相干极限。即使在30纳秒至40纳秒的极短门长条件下，PSE-CZ仍保持优于传统CZ门的稳定性能。
据悉，该方案不仅适配超导量子计算体系，还可推广至离子阱、固态自旋等多种量子计算平台，有望为实现更快、更高保真的量子逻辑操作提供新方法。
$ y' X; Y1 Q& i本源量子作为中国第一家量子计算公司，聚焦全栈式量子计算机研发，其自主研发的“本源悟空”系列超导量子计算机已面向全球192个国家和地区提供稳定量子计算服务，累计远程访问量超5200万人次，完成运算任务超100万个。