中新財經3月24日電 據今日獲悉，在全球物理學盛會2022APS年會上，阿里巴巴達摩院量子實驗室公佈了一系列最新進展，包括材料、相干時長、門操控、量子計算編譯方案等，其中，採用新型量子位元fluxonium的兩位元門操控精度99。72%，達到此類位元的全球最佳水平。

圖：阿里巴巴達摩院量子實驗室兩位元（fluxonium）操控精度99。72%

美國物理學會年會（APSMarchMeeting）是全球最大的物理學術會議之一，也是彙報量子計算機最新進展的盛會。與會的除了學術機構團隊外，還有IBM、谷歌、微軟和阿里巴巴等投入量子計算的主要國際企業團隊。

達摩院量子實驗室與全球科學家分享了8個學術報告。基於新型超導量子位元fluxonium，達摩院量子實驗室成功設計並製造出兩位元量子晶片，實現了單位元操控精度99。97%，兩位元iSWAP門操控精度最高達99。72%，取得此類位元全球最佳水平，效能逼近業界主要量子研發團隊採用的傳統transmon位元。該實驗室也在此晶片上實現了另一種比iSWAP編譯能力更強的原生兩位元門SQiSW，操控精度達99。72%，是該量子門在所有量子計算平臺上實現的最高精度。

圖：阿里巴巴達摩院量子實驗室兩位元（fluxonium）量子晶片

fluxonium具備比transmon更高操控精度的理論優勢，長期為學界矚目。但這一理論優勢的實現，需要克服眾多技術難關。此次大會以fluxonium為主題的報告有數十個，報告團隊除了達摩院量子實驗室，還有來自馬里蘭大學、普林斯頓大學、芝加哥大學、UC Berkeley、MIT/Lincoln Lab等的頂尖超導量子計算研究組。達摩院量子實驗室的最新成果，初步顯現了fluxonium的優勢，這依賴於理論、設計、模擬、材料、製備和控制多個課題上的突破和創新。

達摩院量子實驗室發明了一種利用鈦氮化鋁（TAN）材料的外延體系製造量子器件的新方法，在極低的微波損耗下依然能實現動態電感的急劇增加。該材料有望成為量子實驗室下一代fluxonium晶片的核心部件。

在另一個晶片製備的課題上，達摩院量子實驗室製備的基於氮化鈦的超導量子位元，在相干時長這一最關鍵的效能指標上，可重複地達到300微秒，具備世界一流水平。

量子晶片設計自動化的一個核心問題是提升模擬計算速度。在此課題上，量子實驗室研發的基於表面積分方程方法的超導量子晶片電磁模擬工具，在電路引數和介面損耗的計算上，相比於通常採用的有限元方法取得了兩個數量級的加速，極大地推進了量子晶片的設計最佳化。

在另一個大幅提升大規模量子晶片設計能力的工作中，達摩院量子實驗室透過將晶片最佳化與量子操控都整合到梯度最佳化的框架中，在更大引數空間中高效聯合最佳化位元設計方案與位元操控方案。

達摩院量子實驗室還在fluxonium上驗證了自研的超導量子晶片整體計算效能的最佳化方案，包括針對超導架構的單位元門通用最佳化編譯方案，針對超導晶片上的另一種原生操控SQiSW門的即時最優編譯方案等。該最佳化方案可以大幅提升量子晶片的整體效能指標。

“打造可擴充套件的高精度量子位元平臺，是當前我們實現量子計算機的核心策略。這8個報告表明，fluxonium不再是學術界演示原理的粗糙玩具，而已然成為可與主流平臺爭鋒的工業級利器。”阿里巴巴達摩院量子實驗室負責人施堯耘說，“這些歷經三年積累的成果，也體現了我們先高精度、後多位元的路徑選擇，差異化發展的冒險精神，以及穩紮穩打、系統性推進的研究風格。”

據介紹，達摩院量子實驗室聚焦量子計算機的實現，已建成Lab-1、Lab-2兩座硬體實驗室。後者坐落於杭州市餘杭區未來科技城夢想小鎮，為量子實驗室提供了探索多位元上高精度的實驗設施。此前，達摩院量子實驗室已開源自研量子計算模擬器“太章2。0”及系列應用案例，相關成果業已發表於Nature子刊《NatureComputationalScience》，其核心演算法為學界與業界廣泛採用。