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據(jù)新一期《自然》雜志報(bào)道，澳大利亞新南威爾士大學(xué)的量子技術(shù)初創(chuàng)公司Diraq與歐洲微電子研究中心（imec）合作，證明在半導(dǎo)體工廠生產(chǎn)的硅基量子芯片保真度可超過99%，與在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境制作的保真度相當(dāng)。這一突破標(biāo)志著量子計(jì)算機(jī)向“實(shí)用規(guī)?！边~出關(guān)鍵一步。

長(zhǎng)期以來，硅基量子計(jì)算被認(rèn)為是最有希望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用的路線之一。它既能在單個(gè)芯片上集成數(shù)百萬量子比特，又能直接利用成熟的半導(dǎo)體工藝。但此前，學(xué)界和業(yè)界尚未證明，在工業(yè)化環(huán)境中生產(chǎn)量子芯片，能否達(dá)到像在實(shí)驗(yàn)室那樣的高保真度。

Diraq創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官、UNSW工程學(xué)院教授安德魯·祖拉克表示，現(xiàn)在已經(jīng)證明，Diraq的芯片與使用數(shù)十年的制造工藝完全兼容。

研究團(tuán)隊(duì)在論文中指出，由Diraq設(shè)計(jì)、imec制造的器件，在執(zhí)行涉及兩個(gè)量子比特的邏輯操作時(shí)，保真度超過99%。雙比特邏輯門是量子計(jì)算的基本構(gòu)件，其可靠性被視為量子計(jì)算機(jī)走向大規(guī)模容錯(cuò)的關(guān)鍵指標(biāo)。

美國國防高級(jí)研究計(jì)劃局正在推進(jìn)“量子基準(zhǔn)計(jì)劃”，要求包括Diraq在內(nèi)的18家公司證明能否達(dá)到“實(shí)用規(guī)?！蹦繕?biāo)。所謂“實(shí)用規(guī)?！?，是指量子計(jì)算機(jī)在商業(yè)價(jià)值上超過其運(yùn)行成本。專家認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)這一水平至少需要在芯片上穩(wěn)定操控?cái)?shù)百萬量子比特，以抵消量子態(tài)極易出錯(cuò)的弱點(diǎn)。

祖拉克介紹說，此次成果表明，硅基量子芯片可依托現(xiàn)有CMOS工藝進(jìn)行大規(guī)模制造，從而在降低成本的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高保真度，為研制數(shù)百萬比特級(jí)量子計(jì)算機(jī)開辟了可行路徑。

此前，Diraq與imec已展示，利用常規(guī)半導(dǎo)體工藝制造的量子比特在執(zhí)行單比特操作時(shí)，保真度可達(dá)99.9%。然而，要支撐真正的量子計(jì)算能力，還必須在雙比特操作中實(shí)現(xiàn)高保真度。此次突破正是填補(bǔ)了這一關(guān)鍵空白。

祖拉克表示，最新成果為開發(fā)完全容錯(cuò)、功能完善且具備成本效益的量子計(jì)算機(jī)掃清了道路。