新型量子傳感器為超導量子計算機發(fā)展開辟了新路徑

2021-03-24 09:02:11來源：cnBeta 關鍵詞：新型量子傳感器傳感器閱讀量：22139

導讀：SCITechDaily指出，在量子計算中，信息以量子計算進行編碼。在經(jīng)典的量子力學模擬實驗中，量子比特有著相干的兩級系統(tǒng)。

　　莫斯科國立科技大學(NUSTMISIS)、俄羅斯量子中心(RQC)、以及德國卡爾斯魯厄理工學院(KIT)的一支聯(lián)合研究團隊，已經(jīng)在量子優(yōu)勢研究方面取得了重大的進展。由發(fā)表在《npj量子信息》期刊上的研究論文可知，其打造的一款量子傳感器，為量子比特中兩檔能級缺陷的測量和操縱鋪平了道路。

　　SCITechDaily指出，在量子計算中，信息以量子計算進行編碼。在經(jīng)典的量子力學模擬實驗中，量子比特有著相干的兩級系統(tǒng)。

　　當前主要的量子比特模式，是基于約瑟夫森結(Josephsonjunction)的超導量子比特，正如我們在IBM和谷歌的量子處理器上所見到的那種量子比特。

　　與此同時，科學家們?nèi)晕捶艞墝ふ也皇芷洵h(huán)境影響、支持精確測量和控制、更加完美的量子比特。

　　超導量子比特的關鍵，在于納米級的超導體-絕緣體-超導體約瑟夫森結。作為一種隧道結，它由兩片超導金屬制成，并由非常薄的絕緣層(常見為氧化鋁)隔開。

　　然而現(xiàn)代技術不允許以100%的精度來構建量子比特，結果導致了所謂的隧穿兩級缺陷。這限制了超導量子器件的性能，并且會引起計算錯誤。

　　確切的說法是，缺陷會導致量子比特的壽命極短或退相干。而氧化鋁和超導體表面的隧穿缺陷，就是超導量子比特中波動和能力損耗的重要來源，終限制了計算機的運行時間。

　　研究人員指出，發(fā)生的材料缺陷越多，對量子比特的性能掣肘就越大，進而引發(fā)更多的計算錯誤。

　　好消息是，得益于新開發(fā)的量子傳感器，其能夠對量子系統(tǒng)中的各個二級缺陷展開測量和操作。

　　研究合著者，NUSTMISIS超導超材料實驗室負責人、俄羅斯量子中心研究組負責人AlexeyUstinov教授表示：“傳感器本身就屬于超導量子比特，能夠對單個缺陷進行檢測和處理”。

　　盡管此前也有研究材料結構的傳統(tǒng)技術，例如小角度X射線散射(SAXS)，但其缺點是不夠靈敏、難以發(fā)現(xiàn)微小的單個缺陷，因而基于傳統(tǒng)技術的方案無助于構建好的量子比特。

　　展望未來，研究人員希望這項技術能夠為量子材料的隧道缺陷結構、以及低損耗電介質的光譜學研究開辟新的途徑。因為超導量子計算機的發(fā)展，迫切需要這種低損耗的電介質。

　　(原標題：新型量子傳感器為超導量子計算機發(fā)展開辟了新路徑)

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