文/陳根

自從1982年物理學家理查德?費曼首次提出如何利用量子力學的特性來徹底改變計算以來，量子計算就成為人們最為看好的技術之一。近日，阿里達摩院公布了量子計算重大進展，新型量子比特開始挑戰傳統比特。那么，這個新型量子比特是什么？又會給我們帶來什么？

我們先來看看傳統的量子比特。簡單來說，傳統量子比特就是量子計算機系統中最小的數據存儲單位，類似于經典計算過程中的比特。而量子比特本質上，則是處于疊加態的亞原子粒子，如電子、被束縛的離子或光子。

需要指出來的是，在量子力學的微觀世界里，能量是離散化的，就像不停地用顯微鏡放大斜面，最后發現所有的斜面都是由一小級一小級的階梯組成一樣。

這就導致量子比特周圍環境的細微變化，比如振動、電場、磁場、宇宙輻射等，都可能對量子比特產生擾動，進而使疊加態坍縮，使量子比特失效，造成計算錯誤。而且，多個量子比特的錯誤會發生累積，使得量子計算機在多次運算后幾乎留不下什么有用的信息，更不用說朝越我們現在的經典計算。

因此，提高量子比特精度成為量子計算發展中繞不開的一項基礎工作。而在尋找更精確的量子比特的道路上，超導量子比特 fluxonium就被認為是一種提高量子比特精度好的解決思路。

fluxonium 是用環形電路的磁通量作為量子比特，以其中磁通量所對應的環形電流方向的反對稱和對稱疊加分別代表量子比特的 1、0 狀態。這讓磁通型的 fluxonium 更能抵御電荷噪聲和電介質損耗所帶來的干擾。不僅如此，fluxonium 也更接近于理想的二能級系統。

阿里巴巴達摩院這次公布的新型量子比特就是基于新型超導量子比特fluxonium，成功設計并制造出兩比特量子芯片，實現了單比特操控精度99.97%，兩比特iSWAP門操控精度最高達99.72%，取得此類比特全球最佳水平。

達摩院量子實驗室也在該芯片上實現了另一種比 iSWAP 編譯能力更強的原生兩比特門 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。

量子比特精度的提高將為量子計算機的運算速度帶來進一步提升，這對于量子計算來說，是一個不錯的消息。