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達摩院宣布量子計算的重大進展，新量子比特挑戰傳統比特

（2024年11月27日更新）

記者今天獲悉，2022年全球物理盛會APS在年會上，阿里巴巴達摩學院量子實驗室公布了一系列最新進展，包括材料、連貫時間、門控制、量子計算和編譯方案等，其中使用了新的量子比特fluxonium兩比特控精度99.72%，達到世界最佳水平。

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圖1:阿里巴巴達摩院量子實驗室兩比特（fluxonium）99.72%的控制精度

美國物理學會年會（APS March Meeting）它是世界上最大的物理學術會議之一，也是報告量子計算機最新進展的盛會。除了學術團隊，還有IBM、投資量子計算的主要國際企業團隊，如谷歌、微軟和阿里巴巴。

與全球科學家分享了8份學術報告。基于新型超導量子比特fluxonium，達摩院量子實驗室成功設計制造了單比特控制精度99.97%的兩比特量子芯片iSWAP門控制精度高達99.72%，達到世界最佳水平，接近行業主要量子研發團隊采用的傳統性能transmon比特。實驗室也在這個芯片上實現了另一種比較iSWAP編譯能力強的原生兩比特殊SQiSW，99.72%的控制精度是所有量子計算平臺上量子門的最高精度。

圖2：阿里巴巴達摩研究所量子實驗室兩個比特（fluxonium）量子芯片

fluxonium具備比transmon控制精度較高的理論優勢長期受到學術界的關注。然而，實現這一理論優勢需要克服許多技術困難。此次大會以fluxonium除達摩院量子實驗室外，還有馬里蘭大學、普林斯頓大學、芝加哥大學、UC Berkeley、MIT/Lincoln Lab頂級超導量子計算研究小組等。達摩院量子實驗室的最新成果初步顯現fluxonium這取決于理論、設計、仿真、材料、制備和控制的突破和創新。

達摩院量子實驗室發明了一種鈦氮化鋁（TAN）在極低的微波損耗下，制造量子器件的新方法仍然可以實現動態電感的快速增長。該材料預計將成為量子實驗室的下一代fluxonium芯片的核心部件。

在芯片制備的另一個主題上，達摩研究所量子實驗室制備的基于氮化鈦的超導量子比特可以重復300微秒，具有世界一流的相關時間。

量子芯片設計自動化的核心問題之一是提高模擬計算速度。在本課題上，量子實驗室開發的基于表面積分方程的超導量子芯片電磁模擬工具在計算電路參數和界面損耗級的加速，大大促進了量子芯片的設計優化。

在大大提高大規模量子芯片設計能力的另一項工作中，達摩研究所量子實驗室將芯片優化和量子控制集成到梯度優化框架中，有效地在更大的參數空間中聯合優化比特設計方案和比特控制方案。

達摩院量子實驗室還在fluxonium驗證了自主研發的超導量子芯片整體計算性能的優化方案，包括超導架構的單比特殊通用優化編譯方案，以及超導芯片上的另一種原始控制SQiSW門的即時最佳編譯方案等。這種優化方案可以大大提高量子芯片的整體性能指標。

構建可擴展的高精度量子比特平臺是我們實現量子計算機的核心戰略。這八份報告顯示，fluxonium它不再是學術演示原則的粗糙玩具，而是可以與主流平臺競爭的工業武器。” 阿里巴巴達摩研究所量子實驗室負責人石耀云說：這些三年積累的成果也反映了我們先選擇高精度、多比特、差異化發展的冒險精神，以及穩定、系統的研究風格。”

據報道，達摩院量子實驗室聚焦量子計算機已建成Lab-1、Lab-兩個硬件實驗室。后者位于杭州市余杭區未來科技城夢想小鎮，為量子實驗室提供了探索多比特高精度的實驗設施。此前，達摩院量子實驗室已開源于太章2.0及一系列應用案例，相關成果已發表于Nature子刊《Nature Computational Science》，其核心算法廣泛應用于學術界和行業。