我国在超导量子线路系统中的两比特量子门操控研究中取得重要进展。

近日，南方科技大学量子研究院副研究员燕飞、副研究员李剑、助理研究员徐源以及合作者南京大学研究员谭新生联合在基于超导量子线路系统中，利用可调耦合器实现两个超导量子比特之间的高保真度、高扩展性的两比特量子门方案。该成果于近日在国际著名学术刊物《物理评论快报》上发表。

如何在不损失扩展性的前提下获得高质量的两比特量子逻辑门是目前实现大规模量子信息处理的核心问题。结果表明，在超导量子线路系统中，利用可调耦合器结合固定频率比特的架构，可以有效地解决该问题。

此次实验过程中，研究团队基于这一架构，提出了一种新型的两比特量子门操控方案，并在实验中实现了快速（30ns）高保真度（0.995）的两比特量子门操作。这一新型量子门相比于之前的两比特量子门，该方案鲁棒性更高、所需控制线更少、串扰影响更小、系统校准流程更简化，因此在大规模系统中应用具有明显的优势，为超导量子芯片设计开拓了新的思路。

(a) 系统能级示意图随可调耦合器频率的变化关系。

(b) 随机基准校验标定两比特量子门保真度接近 0.995。

徐源为论文第一作者，南京大学硕士生储继（现为量子科学与工程研究院博士生）为论文共同第一作者，燕飞、李剑、徐源以及谭新生为论文共同通讯作者。其他参与作者有：袁嘉豪、邱嘉威、周宇轩、张礼博、于扬、刘松、俞大鹏。该研究得到了国家自然科学基金、广东省科技厅、深圳市科创委和南方科技大学等单位的大力支持。

文章链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.240503