Совместная исследовательская группа компании Origin Quantum и Университета науки и технологий Китая, предложив инновационную схему «управляемого фазового гейта с расширением параметрического пространства (PSE-CZ)», успешно разрешила давнюю проблему взаимного ограничения скорости и точности в области сверхпроводящих квантовых вычислений, позволив двухкубитным квантовым гейтам значительно повысить точность при сохранении высокой скорости. Соответствующие результаты опубликованы в ведущем международном физическом журнале Physical Review Letters, а экспериментальная проверка выполнена на китайском сверхпроводящем квантовом компьютере собственной разработки «Origin Wukong».
Для выполнения сложных вычислений квантовый компьютер не может обойтись без базовых операций — «квантовых гейтов». Стабильные и надёжные квантовые вычисления требуют, чтобы квантовые гейты одновременно обладали сверхбыстрой скоростью операций и сверхвысокой точностью вычислений. Однако долгое время эти два требования находились в трудноразрешимом противоречии: чем быстрее операция квантового гейта, тем заметнее искажения аппаратных сигналов, временные рассинхронизации и другие проблемы, что приводит к значительному снижению точности; если же замедлить скорость ради точности, это снижает общую эффективность работы квантового компьютера. Это и есть ключевое узкое место, сдерживающее развитие квантовых компьютеров.
Для решения этой проблемы исследовательская группа предложила инновационную схему «управляемого фазового гейта с расширением параметрического пространства (PSE-CZ)». Доктор Ян Сяосинь, учёный в области квантовых измерений и управления компании Origin Quantum, пояснила: «Данная схема, не удлиняя время импульса, разделяет величину расстройки в средней области импульса на два независимо регулируемых параметра, добавляя системе своего рода "регулировочную ручку". Благодаря этому инновационному механизму система может одновременно корректировать ошибки двух типов — утечки и фазы, достигая сочетания высокой скорости и высокой точности».
С опорой на сверхпроводящий квантовый компьютер «Origin Wukong» команда отобрала 20 пар двухкубитных квантовых гейтов для проведения испытаний. Результаты показали, что схема PSE-CZ способна эффективно снижать когерентные ошибки, вызванные кратковременными искажениями, приближая характеристики квантовых гейтов к пределу декогеренции. Даже при сверхкороткой длительности гейта 30–40 наносекунд PSE-CZ сохраняет стабильные характеристики, превосходящие традиционные гейты CZ.
Сообщается, что данная схема применима не только к сверхпроводящим квантовым вычислительным системам, но и может быть распространена на различные квантовые вычислительные платформы, такие как ионные ловушки и твердотельные спиновые системы, что открывает новые возможности для реализации более быстрых и более точных квантовых логических операций.
Origin Quantum — первая квантовая вычислительная компания в Китае, специализирующаяся на разработке полностековых квантовых компьютеров. Компания уже создала технологическую систему квантовых вычислений «три аппаратных и три программных компонента», ядром которой являются квантовая чиповая система, система квантовых измерений и управления, система поддержки окружающей среды, квантовая операционная система и программное обеспечение, облачная платформа квантовых вычислений и прикладное программное обеспечение для квантовых вычислений. Её сверхпроводящий квантовый компьютер серии «Origin Wukong» собственной разработки уже предоставляет стабильные услуги квантовых вычислений пользователям из 192 стран и регионов мира: общее количество удалённых обращений превысило 52 миллиона, а количество выполненных вычислительных задач — более 1 миллиона.