达摩院新型量子芯片操控精度99.72%创新高

简介: 达摩院量子实验室成功设计制造出两比特fluxonium量子芯片,实现了单比特操控精度99.97%,两比特iSWAP门操控精度最高达99.72%,在此类比特达全球最佳水平,是fluxonium优势从理论到实践的重要一步。

阿里巴巴达摩院公布量子计算重大进展:自研新型fluxonium量子芯片两比特门操控精度达到99.72%,达全球同类比特最高水平。

image.png

操控精度是衡量量子芯片性能的核心指标。

达摩院选择的fluxonium是一种新型超导量子比特,在理论上,与传统transmon相比,fluxonium可以具备更高操控精度,长期为学界瞩目。

fluxonium和transmon的比特构造不同:
fluxonium是用环形电路的磁通量作为量子比特,以其中的环形电流顺时针和逆时针方向的反对称和对称叠加态分别代表量子比特的1、0状态;
transmon是用是否激发电路中的电磁震荡作为量子比特的1、0状态的表达。

从比特构造上来说,fluxonium比transmon更能抵御外界电荷噪音的干扰,并且更接近于理想的2能级系统。

不过在实践层面,fluxonium的高操控精度比transmon更难实现。

例如在制备上,一个transmon比特只需要1~2个约瑟夫森结(制备量子比特的关键电路元件),而一个fluxonium比特需要制备近百个乃至更多约瑟夫森结。

目前,达摩院量子实验室成功设计制造出两比特fluxonium量子芯片,实现了单比特操控精度99.97%,两比特iSWAP门操控精度最高达99.72%,在此类比特达全球最佳水平,是fluxonium优势从理论到实践的重要一步。

image.png

这一研究成果的取得,依赖于理论、设计、仿真、材料、制备和控制多个课题上的突破和创新。近日,达摩院在全球物理学盛会2022APS年会上分享8个学术报告,公布在上述方面的多个成果:

材料:达摩院发明了一种利用钛氮化铝(TAN)材料的外延体系制造量子器件的新方法,在极低的微波损耗下依然能实现动态电感的急剧增加。该材料有望成为达摩院下一代fluxoinum芯片的核心部件。

制备:在另一个芯片制备的课题上,达摩院量子实验室制备的基于氮化钛的超导量子比特,在相干时长这一最关键的性能指标上,可重复地达到300微秒,达到世界一流水平。

设计:量子芯片设计自动化的一个核心问题是提升仿真计算速度。在此课题上,达摩院研发的基于表面积分方程方法的超导量子芯片电磁仿真工具,在电路参数和界面损耗的计算上,相比于通常采用的有限元方法取得了两个数量级的加速,极大的加速了量子芯片的设计优化。

控制:在另一个大幅提升大规模量子芯片设计能力的工作中,达摩院通过将芯片优化与量子操控都集成到梯度优化的框架中,在更大参数空间中高效联合优化比特设计方案与比特操控方案

编译:达摩院还在fluxonium上验证了自研的超导量子芯片整体计算性能的优化方案,包括针对超导架构的单比特门通用优化编译方案,针对超导芯片上的另一种原生操控SQiSW门的即时最优编译方案等。该优化方案可以大幅提升量子芯片的整体性能指标。

阿里巴巴达摩院量子实验室负责人施尧耘表示:“打造可扩展的高精度量子比特平台,是当前我们实现量子计算机的核心策略。这8个报告表明,fluxonium不再是学术界演示原理的粗糙玩具,而已然成为可与主流平台争锋的工业级利器。这些历经三年积累的成果,也体现了我们先高精度、后多比特的路径选择,差异化发展的冒险精神,以及稳扎稳打、系统性推进的研究风格。”

达摩院量子实验室聚焦于量子计算机的实现,已建成Lab-1、Lab-2两座硬件实验室,后者坐落于杭州市余杭区未来科技城梦想小镇,用以提供探索多比特上高精度的实验设施。

此前,达摩院量子实验室已开源自研量子计算模拟器“太章2.0”及系列应用案例,相关成果业已发表于Nature子刊《Nature Computational Science》,其核心算法为学界与业界广泛采用。

备注:本文转载自阿里云公众号2022年3月24日《达摩院最新突破:新型量子芯片操控精度99.72%创新高》

相关文章
|
缓存 监控 Java
手把手教你在服务器如何免费搭建一套GPS定位系统平台
GPS定位系统一般是指部署在服务器端可以监控各类GPS北斗卫星定位硬件设备的系统软件,比如实时的位置和行驶轨迹等等。
6182 0
手把手教你在服务器如何免费搭建一套GPS定位系统平台
|
13天前
|
人工智能 弹性计算 双11
2026年阿里云双11活动全攻略:云服务器活动、AI大模型活动与组合购活动全解析
2026年阿里云的双11大促活动可归为几条主线。低价线:轻量应用服务器2核2G抢购38元/年,每天10:00、15:00两场,可选OpenClaw镜像直接搭AI助理;经济型e与通用算力型u1特价99元、199元/年,续费同价延至2029年3月、最长续到2030年。性能线:u2i年付3折,第九代c9i/g9i/r9i实例6.4折。AI线:Token Plan加量不加价,个人版39元起、团队版150元/席位起,叠加夜间五折、满减券与免费额度。组合购则把算力与落地环境按场景打包,一次下单即用。
|
2月前
|
缓存 Linux iOS开发
DeepSeek Harness 自动更新怎么开?dsh 本体自动更新与插件升级提醒的做法
DeepSeek Harness 本体没有自动更新开关:最省事是用 npx 启动(每次按最新解析),全局安装则用系统计划任务定时跑 npm install -g @latest;插件侧另有启动时检查更新与可更新徽标。
541 1
DeepSeek Harness 自动更新怎么开?dsh 本体自动更新与插件升级提醒的做法
|
SQL 存储 分布式计算
ODPS跨集群迁移与数据同步经验分享
集团业务的迅猛发展带来数据量的激增,存储容量告急,迫切需要将生产集群PA上的大量数据迁移到其它集群。如何安全地跨集群迁移几十PB的数据和其上相关业务,是我们面临的第一个挑战。数据迁移之后,两个集群间存在大量的数据依赖,需要互相访问最新的数据,如何安全快速地实现跨集群数据同步,这是紧跟其后的第二个挑战
4699 0
|
12月前
|
机器学习/深度学习 算法 搜索推荐
基于弱监督学习的宠物视频内容自动标注技术实践
针对宠物短视频标签混乱问题,提出基于弱监督学习的自动标注方案,融合多模态特征与标签传播算法,实现高效精准的内容识别。相比传统方法,准确率提升至85%,效率提高15倍,成本降低60%,助力平台智能化运营。
531 0
|
存储 数据可视化 数据挖掘
终于有人把数据仓库讲明白了!
在企业数据分析中,数据仓库作为核心枢纽,通过整合财务、销售、生产等多系统数据,解决指标不一致、历史数据缺失等问题。它具备面向主题、集成、历史、时变和稳定五大特性,区别于传统数据库,专为复杂分析和决策支持设计,助力企业实现数据驱动。
终于有人把数据仓库讲明白了!
|
8月前
|
存储 人工智能 监控
应用创新丨从 OpenClaw 狂欢看企业级应用启示
技术层面借鉴、集成思路升维,在安全可控的前提下,开始 Agent 探索之旅
|
关系型数据库 MySQL Linux
Docker中运行一个mysql
尽管不希望在docker中运行mysql,但是自己玩确实方便~~~
5274 2
Docker中运行一个mysql
|
数据采集 JSON 数据格式
深入解析:使用Python爬取Bilibili视频
本文介绍了如何使用Python编写脚本自动化下载Bilibili视频。通过requests等库获取视频和音频URL,使用ffmpeg合并音视频文件,最终实现高效下载。注意遵守网站爬虫政策和法律法规。
2625 4