90后河北小伙一作登Nature封面！硅量子比特里程碑达成，保真度超99%

心勃勃、又非常瓶颈的应用任务。迄今，应用的发展最普遍的电动力学比雅系统设计是由 IBM 和Google等科技巨头在其电动力学Intel当中适用的超导电阻制成的。

迄今，这些电动力学系统设计仍然更好利用了极其重要的计数任务演示。Google问到，迄今该美国公司的超导电动力学的设备只必需大约200秒来执行者计数，而完全一致的任务，当代超算则必需花掉10000年。

不过迄今这些超导电动力学系统设计都与对很大，能够安装在单个冷却器当中的单个芯片上，也能够扩展到非常大的的设备当中。

另一个缺陷是，它们只能在很有限的星期内保持给定的转换量子态，这一星期长度叫做‘转换星期’。转换星期受限亦会加剧电动力学比雅执行者的计数当中不易出现出错，必需开发设计重放贸易协定来减少这些出错，迄今的重放前提上是通过增加电动力学比雅的数量，通过数据流来更好利用的。

深入研究医护人员提出一种超导电动力学比雅的替代提案：都与符合电动力学比雅。

这种提案基于都与符合的电动力学物理官能材，转换星期很短。在该提案当中，将电动力学比雅通过一种机制显现出，将单个带电粒子与其周围环境隔离，确保其可访问官能，并且仍可通过外加的电线圈完成高度集中。

最罕见的方法是适用电动力学点，它是在两种半导体材料的界面东南侧显现出的凝小黑衣人。可以通过适用铍引线来的设计多个电动力学点来创始人之外的黑衣人，每个黑衣人都可以容量一个带电粒子。

常用重放的电动力学比雅系统设计示意图。（左）通过整合两个带电粒子更好利用了‘双电动力学比雅东门’，使它们的电动力学力学波函数交叉到一定的总体，作为电动力学点二者之间的战略要地。（右）通过适用硒粒子分裂更好利用了近似于的要能。粒子分裂二者之间的都与互作用是由凝波无线电波高度集中的带电粒子诱导的。

这些电动力学比雅是在钨异材在结构上当中制做的，该在结构上由夹在其他半导体二者之间的钨层都由，并由铍导线高度集中。

两个深入研究工作团队通过整合两个带电粒子，使它们的电动力学力学波函数（带电粒子的空间范围内）交叉到一定总体，由作为电动力学点二者之间的战略要地的动量来高度集中，从而更好利用双电动力学比雅东门。

另一个工作团队则适用硒粒子分裂更好利用了近似于的要能。粒子分裂二者之间的都与互作用是由凝波无线电波高度集中的带电粒子诱导的。

在氧原子电动力学比雅的氢化材料上，三个工作团队均选择了钨。这主要是因为钨可以被锝产物，它的绝大多数氧原子不亦会遭遇与其粒子分裂都与关的净氧原子。这种氧原子将与电动力学比雅都与互作用，加剧电动力学数据的丢失。

此外，钨是常用计数机电阻的罕见材料，可以非常加更好地能用原有碳纳米管带电粒子基础设施。

与当代计数当中适用演算东门近似于，电动力学计数系统设计当中也必需适用电动力学比雅演算东门。后者可以通过线圈显现出，但是都与符合和线圈的都与互作用要强。都与比之下，用动量高度集中带电粒子运动与氧原子更好利用电磁，可以非常快地更好利用高度集中。

在双电动力学比雅的东门当中，两个带电粒子靠得很近，以至于电动力学力学波函数是交叉的。这种交叉显现出了有效的氧原子-氧原子都与互作用，如果加以小心高度集中，亦会加剧电动力学比雅的‘死里逃生’，即交换一个合作的稳定状量子态，依然可以独立说明了。一个电动力学比雅的稳定状量子态变化各有不同另一个电动力学比雅的稳定状量子态。

这种准确条件下的操控可靠官能有一个标量，叫做‘保真度’，它必需满足电动力学重放意图可行的最大者持续性。以Xiao Xue和Noiri为第一写作者的两个工作团队，都物理实验当中最终更好利用了这一转折点。

以Mądzik为第一写作者的另一个工作团队，通过能用硒氧原子的核分裂氧原子争得了近似于的进展，硒氧原子取代钨晶格当中的钨氧原子。这一提案的核分裂氧原子具备极长的转换星期。

过去，驱使核分裂氧原子二者之间都与互作用，更好利用准确操控的方法长期极少。Mądzik等人适用带电粒子诱导两个核分裂氧原子二者之间的都与互作用，生成高保真度的双电动力学比雅死里逃生东门，最终将核分裂氧原子电动力学比雅操控的可靠官能提高到电动力学重放持续性水平至少。

三个工作团队的深入研究结果，都使基于钨的电动力学数据东南侧理非常都与对于于一个可行的电动力学计数该平台。

然而，在扩展官能上仍有挑战必需克服。一个关键缺陷是，当系统设计的为数增加时，即使是单个电动力学比雅，其测量仪器、基准测试和保真度都亦会受到阻碍。

下一步，深入研究医护人员的要能将是构筑一个非常大的电动力学点阵列，承载两个电动力学比雅东门，同时保真度不保持原有的高水平。

写作者解说

Xiao Xue迄今在代尔夫雅工业所学校攻读文法律学。

1992年出生于济南，2014年在当西安交通所学校凝聚量子态物理专业赢得应用的发展理论物理学法律学，2014年-2016年在清华所学校交叉数据深入研究院电动力学数据当教育中心完成深入硕士学习。

Xiao Xue的师兄Mateusz Mądzik，迄今在代尔夫雅工业所学校涉足普林斯顿大学深入研究。

此前于2014年在波兰的布拉格工业所学校赢得了带电粒子工程硕士，于2016年在阿布达比的马斯达尔深入该中心赢得了凝系统设计工程的哲学博士，随后于2020年在奥克兰的西澳大利亚州所学校赢得文法律学。

则有，他深入研究了核分裂氧原子冻结引来的迫转换畸变，并证明了与两个硒小分子混合的都与符合二者之间的两个电动力学比雅东门，以及在一个之外的物理实验当中，在一个双小分子簇当中的核分裂氧原子二者之间的电动力学比雅东门。

Mateusz Mądzik学术著作的合作一作Serwan Asaad，迄今在格拉斯哥所学校涉足普林斯顿大学深入研究。

2013年在乌雅勒支所学校赢得硕士，并同时顺利完成了理论物理学法律学教学和高等数学法律学教学，2015年在代尔夫雅工业所学校赢得哲学博士，2019年在澳大利亚西澳大利亚州所学校赢得文法律学。

来源：新智元

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