自從1982年物理學(xué)家理查德?費(fèi)曼首次提出如何利用量子力學(xué)的特性來徹底改變計(jì)算以來，量子計(jì)算就成為人們最為看好的技術(shù)之一。近日，阿里達(dá)摩院公布了量子計(jì)算重大進(jìn)展，新型量子比特開始挑戰(zhàn)傳統(tǒng)比特。那么，這個(gè)新型量子比特是什么？又會(huì)給我們帶來什么？

我們先來看看傳統(tǒng)的量子比特。簡(jiǎn)單來說，傳統(tǒng)量子比特就是量子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最小的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單位，類似于經(jīng)典計(jì)算過程中的比特。而量子比特本質(zhì)上，則是處于疊加態(tài)的亞原子粒子，如電子、被束縛的離子或光子。

需要指出來的是，在量子力學(xué)的微觀世界里，能量是離散化的，就像不停地用顯微鏡放大斜面，最后發(fā)現(xiàn)所有的斜面都是由一小級(jí)一小級(jí)的階梯組成一樣。

這就導(dǎo)致量子比特周圍環(huán)境的細(xì)微變化，比如振動(dòng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、宇宙輻射等，都可能對(duì)量子比特產(chǎn)生擾動(dòng)，進(jìn)而使疊加態(tài)坍縮，使量子比特失效，造成計(jì)算錯(cuò)誤。而且，多個(gè)量子比特的錯(cuò)誤會(huì)發(fā)生累積，使得量子計(jì)算機(jī)在多次運(yùn)算后幾乎留不下什么有用的信息，更不用說朝越我們現(xiàn)在的經(jīng)典計(jì)算。

因此，提高量子比特精度成為量子計(jì)算發(fā)展中繞不開的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。而在尋找更精確的量子比特的道路上，超導(dǎo)量子比特 fluxonium就被認(rèn)為是一種提高量子比特精度好的解決思路。

fluxonium 是用環(huán)形電路的磁通量作為量子比特，以其中磁通量所對(duì)應(yīng)的環(huán)形電流方向的反對(duì)稱和對(duì)稱疊加分別代表量子比特的 1、0 狀態(tài)。這讓磁通型的 fluxonium 更能抵御電荷噪聲和電介質(zhì)損耗所帶來的干擾。不僅如此，fluxonium 也更接近于理想的二能級(jí)系統(tǒng)。

阿里巴巴達(dá)摩院這次公布的新型量子比特就是基于新型超導(dǎo)量子比特fluxonium，成功設(shè)計(jì)并制造出兩比特量子芯片，實(shí)現(xiàn)了單比特操控精度99．97％，兩比特iSWAP門操控精度最高達(dá)99．72％，取得此類比特全球最佳水平。

達(dá)摩院量子實(shí)驗(yàn)室也在該芯片上實(shí)現(xiàn)了另一種比 iSWAP 編譯能力更強(qiáng)的原生兩比特門 SQiSW，操控精度達(dá) 99．72％，是該量子門在所有量子計(jì)算平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的最高精度。

量子比特精度的提高將為量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度帶來進(jìn)一步提升，這對(duì)于量子計(jì)算來說，是一個(gè)不錯(cuò)的消息。