本源量子与中科大合作在半导体量子芯片研究中取得新进展

本报记者 黄群

《证券日报》记者从本源量子了解到，近日该公司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。

量子计算是半导体芯片尺寸突破经典物理极限的必然产物，是后摩尔时代具有标志性的技术。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。

据本源量子介绍，量子计算难以实现的原因之一就在于“噪声”。从量子比特中的热量或从更深层的量子物理过程中产生的随机波动，将可能导致计算失败。为了进一步推动量子计算研究，研究人员主动“适应噪声”，即容错量子计算。

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（实现容错量子计算需要错误率明显低于阈值（0.1%左右）以及数量达到百万以上的量子比特两个条件），所以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。

为此，本源量子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。

该研究方法从一个新的角度对微波腔-量子点杂化系统进行了表征，有效提高了体系表征和参数调制的效率，也为探索以光子为耦合媒介的多比特系统相互作用提供了新的手段。

本源量子作为国内量子计算龙头企业，依托中科大中科院量子信息重点实验室研究团队，在量子计算领域有着深厚的技术积累与硬核的研发实力，同时开展超导和半导体两条技术路线研究，始终走在中国量子计算产业发展的最前端。

今年9月，本源量子面向全球用户推出基于国产工程化超导量子计算机——悟源的量子云服务，并预计在2021年底推出60比特的悟源超导量子计算机。

未来，量子计算将有望在密码破解、化学分子模拟、金融工程、人工智能等领域发挥重大作用。

（编辑 张伟）