1. 首页
  2. 量子模拟

超导量子计算介绍

量子计算机是基于量子物理运行规律而运转的计算机。相比于经典图灵机,通常情况下量子计算机的效率会更加显著。因为我们世界运行的规律是量子的,用量子计算机来模拟量子系统会更高效。同时由于量子叠加的性质,那么量子计算天然就是并行的计算模式,遇强则强,犹如屠龙宝刀。事实上并非所有的量子算法计算速度都快于经典计算,而面对具体的问题上,量子计算与经典计算都有各自的优势。

在物理系统上要实现量子计算,需要分三步走。(1)量子比特的初始化;(2)任意量子态的演化;(3)单量子比特的测量与读出。著名的量子物理学家,Divincenzo于2000年提出了要想完美实现量子计算的五条标准,如下所示:

<1>量子比特的初始化

<2>能够实现通用的量子计算逻辑门:单比特逻辑门与CNOT门

(Note:因为现在物理学家,已经证明态的任意演化,都可以分解为单比特门与CNOT门的组合。)

<3>比特的退相干时间,远远长于完成逻辑门锁需要的时间

<4>尽可能的能够完美的实现量子测量读出

<5>量子比特能够进一步的在物理体系进行扩展

超导量子计算设置主要分为五大模块:

超导量子计算介绍

(1)稀释制冷机,(2)微波电子器件,(3)电路板,(4)量子比特处理器,(5)后台系统处理模块。而超导量子比特的核心是约瑟夫森结,两块超导体通过纳米尺度的绝缘层链接,示意图如下:

超导量子计算介绍

实验上在超导比特读出的过程中,可以使用超导腔读出方式。

下面总结一下超导量子计算的几大特点:

(1)系统的工作在超低温。(物理条件要求比较苛刻)

(2)在微波电子器件的制作上,可以利用现有的半导体微加工工艺

(3)过去的十多年的发展迅速

  •     比特的相干时间延长了2个量级及以上
  •    量子逻辑门保真度提升到了99.4%以上
  •    可调控的量子比特数目提升到了20个以上。(为量子云计算平台提供储备资源)
  •   D-Wave量子退火机,包含超过2000个超导比特。

—————————

编者注:本文由QibtLab成员供稿

作者注:本文由本人参加中科大学术会议整理而成,如构成侵权联系删之。

 

 

 

本文来自投稿,不代表量子客Qtumist 立场,转载需授权,欢迎至信: Support@qtumist.com,转载请注明出处:https://www.qtumist.com/post/6940

发表评论

登录后才能评论