我國在超導量子線路系統中的兩位元量子門操控研究中取得重要進展。

近日，南方科技大學量子研究院副研究員燕飛、副研究員李劍、助理研究員徐源以及合作者南京大學研究員譚新生聯合在基於超導量子線路系統中，利用可調耦合器實現兩個超導量子位元之間的高保真度、高擴充套件性的兩位元量子門方案。該成果於近日在國際著名學術刊物《物理評論快報》上發表。

如何在不損失擴充套件性的前提下獲得高質量的兩位元量子邏輯閘是目前實現大規模量子資訊處理的核心問題。結果表明，在超導量子線路系統中，利用可調耦合器結合固定頻率位元的架構，可以有效地解決該問題。

此次實驗過程中，研究團隊基於這一架構，提出了一種新型的兩位元量子門操控方案，並在實驗中實現了快速（30ns）高保真度（0.995）的兩位元量子門操作。這一新型量子門相比於之前的兩位元量子門，該方案魯棒性更高、所需控制線更少、串擾影響更小、系統校準流程更簡化，因此在大規模系統中應用具有明顯的優勢，為超導量子晶片設計開拓了新的思路。

(a) 系統能級示意圖隨可調耦合器頻率的變化關係。

(b) 隨機基準校驗標定兩位元量子門保真度接近 0.995。

徐源為論文第一作者，南京大學碩士生儲繼（現為量子科學與工程研究院博士生）為論文共同第一作者，燕飛、李劍、徐源以及譚新生為論文共同通訊作者。其他參與作者有：袁嘉豪、邱嘉威、周宇軒、張禮博、於揚、劉鬆、俞大鵬。該研究得到了國家自然科學基金、廣東省科技廳、深圳市科創委和南方科技大學等單位的大力支援。

文章連結：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.240503