自主研发制备,浙江大学发布两款超导量子芯片

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IT大王 12 月 17 日消息，据浙江大学微信公众号消息，今天上午，浙江大学在杭州国际科创中心（以下简称科创中心）发布“莫干 1 号”“天目 1 号”超导量子芯片学术成果，成果由科创中心创新工坊首席科学家领衔，这宣告浙江量子科技迈向新发展阶段。

IT大王了解到，量子计算是量子技术应用的一个重要领域。近年来，量子计算机的研制已成为全球科技战略的必争高地，量子芯片研制是量子计算机研究的核心。

量子计算中，最基础的单元是量子比特。与经典比特非 0 即 1 的特性不同，1 个量子比特能同时处于 0 和 1 两个状态，当量子比特数量增多时，对应的状态则呈现指数型爆炸，可以携带更多的信息，是量子加速的关键。超导量子芯片是基于超导约瑟夫森结的电子线路，可以由半导体微纳工艺灵活构造，被认为是量子芯片中最有前途和实用价值的一种。

评价超导量子芯片一般有三个维度：量子比特数量、退相干时间（通俗来讲，即量子比特的寿命）和操控精度。一款实用性强的超导量子芯片，不仅要追求量子比特数目，还要兼顾操纵精度和退相干时间，只有三者都达到一个很好的指标，才能快速而精准地实现量子计算。

本次发布会推出两款基于不同架构的超导量子芯片：“莫干 1 号”和“天目 1 号”。

“莫干 1 号”是一款专用量子芯片，采用了全连通架构，适用于实现针对特定问题的量子模拟和量子态的精确调控。研究团队利用“莫干 1 号”芯片系统性地研究了量子多体物理中 Stark 多体局域化这一广受关注的话题，从系统对初态的记忆、量子纠缠的空间尺度等多个角度对 Stark 多体局域化进行了全方位的刻画与表征，研究成果已发表于物理学权威期刊《Physical Review Letters》【Phy. Rev. Lett. 127, 240502（2021）】。利用超导量子芯片模拟量子多体系统是一个激动人心的领域，它有别于基于超级计算机的经典数值模拟，是一种全新的研究手段，将极大促进我们对复杂多体系统的研究。团队拥有全连通架构芯片的相关专利技术，未来会在该方向继续发展，服务于更多的学者。

“天目 1 号”芯片面向通用量子计算，采用了较易扩展的近邻连通架构。为执行相对复杂的量子门电路算法，“天目 1 号”上共集成 36 个具备更长比特寿命的超导量子比特（退相干时间约 50 微秒），实现了高保真度的通用量子门（受控相位门，精度优于 98%）。相比于“莫干 1 号”，“天目 1 号”具备更高的编程灵活度，以执行更多种类的量子算法，可以应用于更多研究领域。近期，团队在提高相干时间方面已经取得进一步突破，未来具备更高性能的“天目”芯片将持续为社会服务。

值得一提的是，目前该研发团队已经拥有从超导量子芯片设计、制备、封装到测控的全栈式研发能力，“莫干 1 号”与“天目 1 号”均为团队自主研发制备。同时，团队还建成了有国际先进水平的集成化量子测控平台，可以实现多种复杂的量子实验。