我国量子计算新成果！全新半导体量子芯片架构

近日，本源量子联合中科大郭光灿团队，在半导体量子比特与微波谐振腔的耦合与扩展研究中取得重大突破。这一进展被最新一期Science Bulletin期刊在线发表。

半导体量子芯片技术一直是量子计算领域的研究热点。传统的半导体量子点系统以其良好的可扩展性和与现代半导体工艺技术的兼容性备受瞩目，被认为是实现量子计算的重要候选者之一。近年来，随着技术的进步，半导体量子比特的性能得到显著提升，操控保真度已经达到容错量子计算的阈值。

如何实现多量子比特的扩展与集成仍是该领域面临的重要挑战之一。在这一背景下，利用微波谐振腔中的光子作为媒介实现比特间相互作用被认为是最具潜力的扩展方式。

研究团队通过制备高阻抗SQUID阵列谐振腔，成功提高了半导体量子比特与谐振腔的耦合强度，实现了两个非近邻量子比特间的强耦合。在此基础上，他们还发展了一种新型谱学表征方法。通过观察两个量子比特间的耦合图谱，研究人员能够迅速判断系统的耦合区间，这一方法不仅适用于多比特结构，还可广泛应用于其他腔量子电动力学体系。

这项研究不仅为微波腔-量子点杂化系统提供了新的表征手段，提高了体系表征和参数调制的效率，也为探索以光子为耦合媒介的多比特系统相互作用开辟了新的途径。该成果为实现半导体量子比特的耦合与扩展，以及利用片上微波光子耦合多量子比特的新型半导体量子芯片架构的初步探索奠定了坚实基础。

这项突破性的研究对于量子计算技术的发展具有重大意义。量子计算有望大幅度提高当前的计算速度和信息处理能力，而规模化通用量子计算机的诞生将在海量信息处理、重大科学问题研究等方面产生巨大影响。它不仅对国家的国际地位、经济发展、科技进步有关键作用，而且在国防军事和信息安全等领域也将发挥至关重要的作用。

值得一提的是，此研究团队作为中国第一家量子计算企业，依托中科大中科院量子信息重点实验室的强大实力，在超导和半导体两条技术路线研究上均取得了显著进展。今年9月，他们推出了基于国产工程化超导量子计算机的量子云服务，并计划在明年底推出更加强大的60比特超导量子计算机。这无疑为我国的量子计算技术发展注入了强大的动力。