近期，全球量子計算領域迎來了兩項重要突破。首先，谷歌公司在知名科學期刊《自然》上發表了關于利用105比特超導量子處理器“垂柳”實現碼距最高為7的表面碼量子糾錯的成果。緊接著，中國科學技術大學潘建偉院士團隊也在arXiv平臺上發布了我國自主研制的105個量子比特超導量子計算機“祖沖之三號”的相關研究成果。
據對比數據顯示，“祖沖之三號”在性能上不僅優于谷歌上一代的“懸鈴木”量子計算機，后者在今年10月的《自然》期刊上報道時采用了72個量子比特，而且其各項性能指標均與谷歌最新發布的“垂柳”達到了同一水平。這一成就標志著我國在量子計算領域取得了重大進展。
“祖沖之三號”的研發工作涉及多家科研單位，包括中國科學技術大學、合肥微尺度物質科學國家研究中心、中國科學院量子信息與量子科技創新研究院上?？茖W研究中心等九家機構，共有154名科研人員參與了這項研究，凸顯了團隊合作的重要性。論文的共同第一作者包括Dongxin Gao、Daojin Fan和Chen Zha，而論文的通訊作者則是朱曉波教授和潘建偉院士。
“祖沖之三號”相較于其前代“祖沖之二號”，在量子比特數上有了顯著提升，從66個增加到105個，這使其在計算能力上實現了理論上的飛躍，能夠應對更為復雜的量子計算任務，為探索更大規模的量子算法和應用提供了堅實基礎。同時，“祖沖之三號”在保真度方面也取得了進步，單量子比特門保真度從“祖沖之二號”的99.7%提升至99.90%，雙量子比特門保真度則從99.2%提升至99.62%。
“祖沖之三號”量子處理器采用了倒裝芯片技術，由兩個藍寶石芯片組成。其中一個芯片集成了105個量子比特和182個耦合器，另一個芯片則集成了所有的控制線和讀取諧振器?！白鏇_之三號”在相干時間方面也有了顯著提高，弛豫時間（T1）延長至72微秒，退相位時間（T_2,CPMG）延長至58微秒。
讀取性能是“祖沖之三號”的另一大亮點。為了提高讀取速度和保真度，研究人員增強了量子比特與讀取諧振器之間的耦合強度，并將其調整到約130 MHz，同時將讀取諧振器的線寬調整到約10 MHz。在每次采樣任務前，研究人員還會執行三輪測量，并應用相應的單量子比特門將量子比特重置為|0?態，以減少熱噪聲對態制備的影響，并縮短每次采樣的時間。經過這些優化，83個量子比特的平均讀取錯誤率被成功抑制到0.82%。
這些技術上的突破，不僅展示了我國在量子計算領域的雄厚實力，也為未來的量子計算研究和應用提供了寶貴的經驗和啟示。
