近日,浙江大学、中国科学院物理所、中国科学院自动化所、北京计算科学研究中心等国内单位组成的团队通力合作,开发出具有20个超导量子比特的量子芯片,并成功操控其实现全局纠缠,刷新了此前固态量子器件中生成12个纠缠态的量子比特的世界纪录。
用量子空腔耦合的超导电荷比特器件被认为是实现量子信息处理的相当有希望的体系之一.如何在这种可集成的量子体系中实现高保真度的操作是量子信息处理领域的重要课题.文章介绍作者最近提出的在量子腔耦合的超导量子比特中用具有内禀容错功能的几何操作来实现普适量子逻辑门,产生多比特量子纠缠及实现量子纠错编码的一个可行方案.
作者:王晓丽; 闫珂柱; 崔利凯; 史强; 刘志泉 期刊:《量子光学学报》 2012年第02期
基于耦合超导量子比特系统模型下,在非马尔科夫环境中利用共生纠缠的方法分析了耦合系统纠缠的产生及其动力学的演化.研究了不同初始纠缠态下的纠缠猝死(esd)和纠缠再生(esb)现象:主要分析了系统耦合强度、库的截止频率与系统的振荡频率间的比值、温度和约瑟夫森能级差对纠缠演化的影响.结果表明:系统纠缠取决于初始纠缠态和系统的耦合强度j,并且通过调节以上非马尔科夫环境的相干参数可以延长解纠缠时间来确保量子计算过程中的应...
近日,中国科学技术大学潘建伟团队在基于光和超导量子体系纠缠态制备方面取得了两项实验成果:实现了综合性能最优的量子点确定性纠缠光源和国际上最大规模超导量子比特纠缠态12比特“簇态”的制备。科研人员利用自组装半导体钢傢碑量子点实现了目前综合性能最优的确定性纠缠光源,通过设计宽带“靶眼”谐振腔,利用双光子脉冲共振激发,首次实现了保真度90%、产生效率59%,提取效率62%,光子不可分辨性90%的纠缠光源。在超导量子计算方...
超导量子计算是目前最有希望实现量子计算机的方案之一。其中,超导量子比特是超导量子计算机的核心单元,量子比特的性能的好坏就直接影响量子计算的可操作性。所以,对量子比特的基本参数的表征就异常重要。基于微波源与矢量网络分析仪的量子比特的表征,有快速准确等优点。本文主要介绍其表征方法及实验。超导量子比特一般由无损耗的电路元件,包括电容、电感和约瑟夫森结组成,一个典型的电路结构如图1所示。其原理:①通过调整各电路...
作者:陈恒杰; 薛航; 李邵雄; 王镇 期刊:《物理学报》 2019年第11期
通过对电流偏置超导约瑟夫森结的微波驱动行为的研究,提出了一个确定约瑟夫森结微波耗散的方法.结的微波耗散由它的品质因子描述.微波耗散严重影响约瑟夫森器件如参量放大器、超导量子比特等的性能.对电流偏置的约瑟夫森结势阱采用四阶近似后,可以得到在较强微波驱动下约瑟夫森结非线性微波响应方程.该方程定量描述了非线性共振频率随外加微波功率变化关系:非线性共振频率与结等离子频率的差别依赖于约瑟夫森结的微波品质因子.对电...
作者:于宛让; 计新 期刊:《物理学报》 2019年第03期
本文提出了一个基于超绝热捷径技术快速制备超导三量子比特Greenberger-Horne-Zeilinger态的理论方案.该方案首先在量子Zeno动力学的帮助下得到系统的有效哈密顿量,之后通过引入与有效哈密顿量具有相同形式的反向导热哈密顿量来构建绝热捷径,加速了整个系统的演化过程.该方案不需要初态和目标态之间的直接耦合,在实验上也更容易实现.数值模拟结果表明该方案对超导量子比特的自发辐射、波导谐振腔的泄漏以及超导量子比特的退相位是...
作者:金贻荣; 郑东宁 期刊:《科学通报》 2017年第34期
超导量子计算是基于约瑟夫森结电路的固态量子计算技术方案.由于其易于扩展、耦合与操控等特点,已成为最有可能实现实用量子计算机/模拟机的候选方案之一.由于固态器件复杂的电磁环境,超导量子比特一直受到退相干时间不足的制约.本文简要介绍了超导量子比特的基本结构并重点论述了近期发展出的几种新型长退相干时间超导量子比特,包括Transmon/Xmon,Fluxonium和C-shunt Flux qubit等,整理了这几个不同设计方案在抑制电荷、磁通和准...
信息产业作为国家的重要支柱产业正经历着从经典到量子的深刻变革。研制全新的量子相干器件对发展下一代信息产业及国家安全至关重要。量子相干器件的关键指标是器件的相干性、可扩展性和精确的调控性能。基于超导约瑟夫森结和微波外场调控的超导量子器件为实现上述关键目标开辟了一条新路。本项目针对量子调控重大科学计划指南中第5个方向“量子相干器件和微纳光子结构的量子调控”开展多重量子相干器件尤其是超导量子比特、及其...
作者:新华 期刊:《军民两用技术与产品》 2017年第11期
中国科学技术大学的研究人员在基于光子和超导体系的量子计算机研究方面取得了突破:成功构建了世界上首台计算速度超越早期经典计算机的多光子量子计算机;实现了10个超导量子比特的高精度操纵,打破了此前美国保持的纪录。
作者:毛广丰; 于扬 期刊:《物理学进展》 2007年第01期
超导量子比特利用了超导约瑟夫森隧道结的非线性效应,采用了半导体集成电路的工艺,以其无能耗,大设计加工自由度,易规模化等优点而倍受注目。本文对超导量子比特的基本原理及发展过程作了简要综述。首先简要回顾了量子计算的历史,然后介绍了超导量子比特的设计及其调控,并对各种超导量子比特的消相干进行了讨论。
作者:王颖; 许伟伟; 孙国柱; 陈健; 曹俊宇; 丛山桦; 吴培亨 期刊:《低温与超导》 2007年第01期
详细介绍了噪声对超导量子比特测量系统的影响。测量系统通过对时间的测量来获得单个约瑟夫森结跳变电流统计分布P(I)。在测量电路中采取了一系列的降噪措施,使得实验所能测到的约瑟夫森结的最低等效温度进一步的降低。
作者:孙国柱; 吴培亨; 王颖; 吉争鸣; 包慧玲; 康琳; 许伟伟; 陈健 期刊:《低温物理学报》 2006年第03期
本工作提出了一种通过对时间的测量来获得单个Josephson结的跳变电流统计分布P(I)的电路,该电路具有很好的精度和速度.利用该电路我们首次从4.2K到30mK的不同温度下,对NbN/AIN/AbN结和Nb/A10x/Nb结的跳变电流统计分布进行了测量,得到了一系列P(I).在一定的温度范围内,P(I)和理论值符合的很好.该电路结合其他的实验手段,将在今后研究Josephson结其他物理性质(例如Rabi振荡)中发挥很好的作用。
作者:杨鑫; 胡菊菊; 嵇英华 期刊:《量子电子学报》 2016年第04期
应用李雅普诺夫控制理论,对含约瑟夫森结电荷量子比特系统的状态实施了有效调控。数值仿真表明:对超导电荷量子比特系统,采用基于偏差的李雅普诺夫控制方法,不管是间接还是直接调控形式,选取适当的控制幅度可以达到对量子系统的调控目的;并且增大控制幅度,得到的控制函数曲线更平滑,完成控制任务需要的时间越短。这种控制方法避免了传统控制方法所需要的复杂的迭代计算,可以确保量子系统的稳定。因此,李雅普诺夫方法是一...
作者:伍方舟 夏立新 期刊:《零陵学院学报》 2013年第08期
提出一个基于超导量子比特系统,利用微波驱动交叉共振技术制备GHZ态的方案。本方案操控比传统方案更简单,量子比特始终处于最佳工作点,不需要额外的磁通来调节跃迁频率,避免了频谱拥挤,延长了相干时间。
作者:孙国柱 王轶文 丛山桦 曹俊宇 陈健 康琳 许伟伟 于扬 吴培亨 期刊:《稀有金属材料与工程》 2008年第A04期
在极低温的条件下(T=20mK),对Nb/Al0x/Nb构建的超导磁通量子比特进行微波辐照,观察到了光子辅助隧穿。光子辅助隧穿的现象和共振隧穿有着很好的对应关系,证实了超导磁通量子比特中的量子化能级。改变微波功率,进一步得到了多光子作用下的光子辅助隧穿。
作者:王吉林 刘建设 陈培毅 期刊:《微纳电子技术》 2009年第06期
量子计算是一种基于量子力学相干叠加原理的新型计算体系,具有超越传统计算体系的优越性能。超导量子计算因为其在规模可扩展性方面的潜力而得到广泛的重视。超导约瑟夫森结是超导量子计算机方案中的关键器件,可用来控制超导体中的宏观波函数。阐述了量子计算的发展和优势,介绍了约瑟夫森结的原理以及三种超导量子比特的特性,并分析了面临的挑战。
作者:吴威 贾开 李铁夫 王吉林 刘建设 陈炜 期刊:《科学通报》 2010年第20期
设计并制作了用于超导量子比特直流特性测试的级联低通滤波器,该滤波器由LCR滤波器和铜粉滤波器级联而成.滤波器在77K温度下的截止频率为120kHz,衰减率为-40dB/decade,10MHz以上迅速衰减至-60dB以下.频率响应优于单一的LCR滤波器或铜粉滤波器,能在低温下有效抑制高频噪声.
作者:赵虎 李铁夫 刘建设 陈炜 期刊:《物理学报》 2012年第15期
超导量子计算是目前被认为最有希望实现量子计算机的方案之一.超导量子比特是超导量子计算的核心部件.如何尽可能的增加超导量子比特的退相干时间,大规模的集成超导量子比特已成为超导量子计算研究的主要方向.超导量子比特作为宏观的人工原子,有许多量子光学现象都能够在其中观测到.利用超导量子比特实现电磁感应透明为研究超导量子比特的退相干机理提供了新手段,为研究非线性光学、光存储、光的超慢速传输等量子光学效应开辟了新...
受益于约瑟夫森效应的发展,超导量子比特的计算性能在过去的十年提高了几个数量级,但量子信息处理器的纠缠和多量子比特计算仍需要解决很多具体的架构问题,必须掌握量子纠错设计和系统耗散性质,使得量子纠缠能够保持。文章中在叙述现有量子计算的基础上总结了未来发展方向的蓝图。’