中國科大潘建偉團隊發布105量子比特“祖沖之三號”最新成果

中國科大潘建偉團隊發布105量子比特“祖沖之三號”最新成果

IT之家 12 月 17 日消息，12 月 9 日，谷歌公司在《自然》發表了利用 105 比特超導量子處理器“垂柳（Willow）”實現了碼距最高為 7 的表面碼量子糾錯。

一周后的 12 月 17 日，中國科學技術大學潘建偉院士團隊在 arXiv 平臺上發布我國研制的具備 105 個量子比特的超導量子計算機“祖沖之三號”的相關成果。

實驗數據顯示，“祖沖之三號”的性能優于谷歌上一代的“懸鈴木”（Sycamore，今年 10 月《自然》刊文結果中采用 72 個量子比特），各項性能指標也與谷歌剛發布的“垂柳”達到了同一量級。

除了中國科學技術大學，刊文單位還包括合肥微尺度物質科學國家研究中心、中國科學院量子信息與量子科技創新研究院上海科學研究中心、合肥國家實驗室、國盾量子公司、河南省量子信息與量子密碼重點實驗室、中國計量科學研究院、濟南量子技術研究院、西安電子科技大學、中國科學院理論物理研究所，由來自 9 家科研單位的 154 名科研人員共同完成，凸顯了合作的重要性。IT之家注意到，Dongxin Gao、Daojin Fan、Chen Zha 為論文共同第一作者，朱曉波教授、潘建偉院士為論文通訊作者。

▲ 谷歌懸鈴木及其同期的祖沖之二號，還有最新的祖沖之三號性能指標對比

據介紹，祖沖之二號擁有 66 個量子比特，祖沖之三號的量子比特數提升至 105 個，這使得其計算能力在理論上有了顯著的拓展，能夠處理更為復雜的量子計算任務，為探索更大規模的量子算法和應用提供了可能。

其保真度也實現了提升，“祖沖之二號”單量子比特門保真度約為 99.7%，“祖沖之三號”達到了 99.90%；“祖沖之二號”雙量子比特門保真度約為 99.2%，“祖沖之三號”提升至 99.62%。

▲ “祖沖之三號”量子處理器。

如圖所示，“祖沖之三號”量子處理器由兩個使用倒裝芯片技術集成的藍寶石芯片組成。其中一塊芯片上集成了 105 個量子比特和 182 個耦合器，而另一塊芯片上集成了所有控制線和讀取諧振器。

據官方介紹，“祖沖之三號”量子處理器最重要的進步之一是提高了相干時間，成功將弛豫時間（T1）延長到 72μs，將退相位時間（T_2,CPMG）延長到 58μs。

此外，讀取性能是祖沖之三號的另一項重大進步。為了實現高保真度的快速讀取，研究人員將量子比特和讀取諧振器之間的耦合強度提高到大約 130 MHz，并將讀取諧振器的線寬調整到大約 10 MHz。

官方表示，在每次采樣任務之前，研究人員會執行三輪測量，并施加相應的單量子比特門將量子比特重置為 | 0?態。這種方法減少了熱噪聲對態制備的影響，并縮短了每次采樣的持續時間。經過這些優化后，83 個量子比特的平均讀取錯誤率被抑制到 0.82%。

參考資料：