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Nature封面，硅量子计算达到99%的准确率

百家作者：人工智能学家 2022-01-21 21:32:41

来源：ScienceAI

编辑：萝卜皮

在 2022 年 1 月 20 日发布的《Nature》上，有三篇论文独立介绍了基于硅的量子计算平台，它们使用了多量子比特纠缠：一篇来自新南威尔士大学（UNSW） Andrea Morello 团队，「Precision tomography of a three-qubit donor quantum processor in silicon」，依赖于植入硅中的原子；另外两篇来自荷兰代尔夫特理工大学的 Lieven Vandersypen 团队和日本 RIKEN 的 Seigo Tarucha 团队，「Quantum logic with spin qubits crossing the surface code threshold」和「Fast universal quantum gate above the fault-tolerance threshold in silicon」，研究量子点中的电子。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-021-04292-7

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-021-04273-w

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-021-04182-y

新南威尔士大学的研究为用于实际制造和应用的大型硅量子处理器铺平了道路。并且，澳大利亚的研究人员已经证明，几乎无错误的量子计算是可能的，为构建与当前半导体制造技术兼容的硅基量子设备铺平了道路。

Morello 团队实现了高达 99.95% 的 1-qubit 操作保真度和 99.37% 的 2-qubit 保真度，其中包含一个电子和两个磷原子的三量子位系统，通过离子注入引入硅中。
Lieven Vandersypen 团队使用由硅和硅锗合金 (Si/SiGe) 堆叠形成的量子点中的电子自旋，实现了 99.87% 的 1-qubit 和 99.65% 的 2-qubit 保真度。
Seigo Tarucha 团队在使用 Si/SiGe 量子点的双电子系统中同样实现了 99.84% 的 1-qubit 和 99.51% 的 2-qubit 保真度。

「今天在《Nature》上发表的文章表明，我们的操作 99% 没有错误。」新南威尔士大学的 Andrea Morello 教授说。

Morello 团队使用一种称为门集断层扫描的复杂方法对其量子处理器的性能进行了认证，该方法由美国桑迪亚国家实验室开发，并向学术界公开。

「如果你有两个与同一个电子相连的原子核，你可以让它们进行量子操作。」其中一篇论文的作者 Mateusz Mądzik 博士说。

墨尔本大学的研究负责人 David Jamieson 补充说：「磷原子是通过离子注入引入硅芯片的，这与所有现有的硅计算机芯片所使用的方法相同。这确保了我们的量子突破与更广泛的半导体行业兼容。」

所有现有的计算机都部署了某种形式的纠错和数据冗余，但量子物理定律对如何在量子计算机中进行纠错提出了严格的限制。Morello 教授解释说：「你通常需要低于 1% 的错误率才能应用量子纠错协议。现在已经实现了这一目标，我们可以开始设计硅量子处理器，该处理器可扩展并可靠地运行以进行有用的计算。」

相关报道：https://phys.org/news/2022-01-quantum-silicon-accuracy.html

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