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記者今天獲悉，2022年全球物理盛會(huì)APS在年會(huì)上，阿里巴巴達(dá)摩學(xué)院量子實(shí)驗(yàn)室公布了一系列最新進(jìn)展，包括材料、連貫時(shí)間、門控制、量子計(jì)算和編譯方案等，其中使用了新的量子比特fluxonium兩比特控精度99.72%，達(dá)到世界最佳水平。

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圖1:阿里巴巴達(dá)摩院量子實(shí)驗(yàn)室兩比特（fluxonium）99.72%的控制精度

美國物理學(xué)會(huì)年會(huì)（APS March Meeting）它是世界上最大的物理學(xué)術(shù)會(huì)議之一，也是報(bào)告量子計(jì)算機(jī)最新進(jìn)展的盛會(huì)。除了學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)，還有IBM、投資量子計(jì)算的主要國際企業(yè)團(tuán)隊(duì)，如谷歌、微軟和阿里巴巴。

與全球科學(xué)家分享了8份學(xué)術(shù)報(bào)告。基于新型超導(dǎo)量子比特fluxonium，達(dá)摩院量子實(shí)驗(yàn)室成功設(shè)計(jì)制造了單比特控制精度99.97%的兩比特量子芯片iSWAP門控制精度高達(dá)99.72%，達(dá)到世界最佳水平，接近行業(yè)主要量子研發(fā)團(tuán)隊(duì)采用的傳統(tǒng)性能transmon比特。實(shí)驗(yàn)室也在這個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)了另一種比較iSWAP編譯能力強(qiáng)的原生兩比特殊SQiSW，99.72%的控制精度是所有量子計(jì)算平臺上量子門的最高精度。

圖2：阿里巴巴達(dá)摩研究所量子實(shí)驗(yàn)室兩個(gè)比特（fluxonium）量子芯片

fluxonium具備比transmon控制精度較高的理論優(yōu)勢長期受到學(xué)術(shù)界的關(guān)注。然而，實(shí)現(xiàn)這一理論優(yōu)勢需要克服許多技術(shù)困難。此次大會(huì)以fluxonium除達(dá)摩院量子實(shí)驗(yàn)室外，還有馬里蘭大學(xué)、普林斯頓大學(xué)、芝加哥大學(xué)、UC Berkeley、MIT/Lincoln Lab頂級超導(dǎo)量子計(jì)算研究小組等。達(dá)摩院量子實(shí)驗(yàn)室的最新成果初步顯現(xiàn)fluxonium這取決于理論、設(shè)計(jì)、仿真、材料、制備和控制的突破和創(chuàng)新。

達(dá)摩院量子實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了一種鈦氮化鋁（TAN）在極低的微波損耗下，制造量子器件的新方法仍然可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)電感的快速增長。該材料預(yù)計(jì)將成為量子實(shí)驗(yàn)室的下一代fluxonium芯片的核心部件。

在芯片制備的另一個(gè)主題上，達(dá)摩研究所量子實(shí)驗(yàn)室制備的基于氮化鈦的超導(dǎo)量子比特可以重復(fù)300微秒，具有世界一流的相關(guān)時(shí)間。

量子芯片設(shè)計(jì)自動(dòng)化的核心問題之一是提高模擬計(jì)算速度。在本課題上，量子實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的基于表面積分方程的超導(dǎo)量子芯片電磁模擬工具在計(jì)算電路參數(shù)和界面損耗級的加速，大大促進(jìn)了量子芯片的設(shè)計(jì)優(yōu)化。

在大大提高大規(guī)模量子芯片設(shè)計(jì)能力的另一項(xiàng)工作中，達(dá)摩研究所量子實(shí)驗(yàn)室將芯片優(yōu)化和量子控制集成到梯度優(yōu)化框架中，有效地在更大的參數(shù)空間中聯(lián)合優(yōu)化比特設(shè)計(jì)方案和比特控制方案。

達(dá)摩院量子實(shí)驗(yàn)室還在fluxonium驗(yàn)證了自主研發(fā)的超導(dǎo)量子芯片整體計(jì)算性能的優(yōu)化方案，包括超導(dǎo)架構(gòu)的單比特殊通用優(yōu)化編譯方案，以及超導(dǎo)芯片上的另一種原始控制SQiSW門的即時(shí)最佳編譯方案等。這種優(yōu)化方案可以大大提高量子芯片的整體性能指標(biāo)。

構(gòu)建可擴(kuò)展的高精度量子比特平臺是我們實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)的核心戰(zhàn)略。這八份報(bào)告顯示，fluxonium它不再是學(xué)術(shù)演示原則的粗糙玩具，而是可以與主流平臺競爭的工業(yè)武器。” 阿里巴巴達(dá)摩研究所量子實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人石耀云說：這些三年積累的成果也反映了我們先選擇高精度、多比特、差異化發(fā)展的冒險(xiǎn)精神，以及穩(wěn)定、系統(tǒng)的研究風(fēng)格。”

據(jù)報(bào)道，達(dá)摩院量子實(shí)驗(yàn)室聚焦量子計(jì)算機(jī)已建成Lab-1、Lab-兩個(gè)硬件實(shí)驗(yàn)室。后者位于杭州市余杭區(qū)未來科技城夢想小鎮(zhèn)，為量子實(shí)驗(yàn)室提供了探索多比特高精度的實(shí)驗(yàn)設(shè)施。此前，達(dá)摩院量子實(shí)驗(yàn)室已開源于太章2.0及一系列應(yīng)用案例，相關(guān)成果已發(fā)表于Nature子刊《Nature Computational Science》，其核心算法廣泛應(yīng)用于學(xué)術(shù)界和行業(yè)。