用超导电路实现量子计算

  

    运行量子算法的量子计算机能够拥有指数倍快于传统计算机的运算能力,因此成为近20年来最受瞩目的量子信息技术之一。最初实现量子计算机的尝试都是构建基于微观自由度的量子比特(Qubit):例如基于电子或核自旋、真空中的原子或离子的跃迁偶极矩。这些微观自由度天然地与外界环境有非常好的隔绝,因此这类Qubit有较长的量子相干时间。而非常好的隔绝带来的挑战是难以进行Qubit之间的互相强耦合,难以完成复杂量子算法所需的大规模集成。本次报告将介绍用超导电路构建Qubit的途径。超导Qubit是由宏观的集体电磁模来描述,基本的构成元件是电容、电感等。超导Qubit可以借用传统集成电路的设计及制备方法,Qubit的各种参数都可以通过电路设计予以调控。因此,超导Qubit容易实现大规模的集成化,其缺点则是宏观自由度容易与外界耦合导致量子相干易被破坏。过去十几年中,随着Qubit的设计、读出方法、及与外界环境耦合的控制等方面的不断改善,超导Qubit的相干时间已经从几个纳秒提高到几百个微秒。这些进展让超导量子计算机的前景显得十分光明。