浙大发布超导量子芯片！“莫干1号”“天目1号”具世界先进水平

进入21世纪，量子科技发展突飞猛进，如何加强量子科技发展战略谋划和系统布局，把握大趋势，下好先手棋？浙大的科技工作者用成果给出了答案。日前，浙江大学在杭州国际科创中心（以下简称科创中心）发布“莫干1号”“天目1号”超导量子芯片学术成果，成果由科创中心创新工坊首席科学家领衔，这宣告浙江量子科技迈向新发展阶段。

什么是超导量子芯片？

量子计算是量子技术应用的一个重要领域。近年来，量子计算机的研制已成为全球科技战略的必争高地，量子芯片研制是量子计算机研究的核心。

量子计算中，最基础的单元是量子比特。与经典比特非0即1的特性不同，1个量子比特能同时处于0和1两个状态，当量子比特数量增多时，对应的状态则呈现指数型爆炸，可以携带更多的信息，是量子加速的关键。超导量子芯片是基于超导约瑟夫森结的电子线路，可以由半导体微纳工艺灵活构造，被认为是量子芯片中最有前途和实用价值的一种。

评价超导量子芯片一般有三个维度：量子比特数量、退相干时间（通俗来讲，即量子比特的寿命）和操控精度。一款实用性强的超导量子芯片，不仅要追求量子比特数目，还要兼顾操纵精度和退相干时间，只有三者都达到一个很好的指标，才能快速而精准地实现量子计算。

揭秘“莫干1号”“天目1号”

据了解，“莫干1号”是一款专用量子芯片，采用了全连通架构，适用于实现针对特定问题的量子模拟和量子态的精确调控。研究团队利用“莫干1号”芯片系统性地研究了量子多体物理中Stark多体局域化这一广受关注的话题，从系统对初态的记忆、量子纠缠的空间尺度等多个角度对Stark多体局域化进行了全方位的刻画与表征，研究成果已发表于物理学权威期刊《Physical Review Letters》【Phy. Rev. Lett. 127, 240502（2021）】。

“利用超导量子芯片模拟量子多体系统是一个激动人心的领域，它有别于基于超级计算机的经典数值模拟，是一种全新的研究手段，将极大促进我们对复杂多体系统的研究。”该研发团队相关负责人介绍，团队拥有全连通架构芯片的相关专利技术，未来会在该方向继续发展，服务于更多的学者。

“天目1号”芯片面向通用量子计算，采用了较易扩展的近邻连通架构。为执行相对复杂的量子门电路算法，“天目1号”上共集成36个具备更长比特寿命的超导量子比特（退相干时间约50 微秒），实现了高保真度的通用量子门（受控相位门，精度优于98%）。相比于“莫干1号”，“天目1号”具备更高的编程灵活度，以执行更多种类的量子算法，可以应用于更多研究领域。近期，团队在提高相干时间方面已经取得进一步突破，未来具备更高性能的“天目”芯片将持续为社会服务。

值得一提的是，目前该研发团队已经拥有从超导量子芯片设计、制备、封装到测控的全栈式研发能力，“莫干1号”与“天目1号”均为团队自主研发制备。同时，团队还建成了有国际先进水平的集成化量子测控平台，可以实现多种复杂的量子实验。

“科技发展就像跑步别人都在跑，不努力就会落后”

“莫干1号”和“天目1号”的研发团队由量子光学专家、浙江大学物理学系教授、科创中心量子计算创新工坊首席科学家朱诗尧院士领衔。朱院士说，我国当前在量子信息、量子通讯的某些方面上已经达到世界先进水平，但科技发展就像跑步，别人都在跑，就看谁跑得更快，不努力就会落后，必须加倍努力。

成果的取得不是一蹴而就，浙江大学十多年前就在超导量子计算领域开始布局。2021年，浙江大学杭州国际科创中心量子计算创新工坊成立，中心为量子技术研发提供全方位保障，研发团队规模再次扩大，团队成员心无旁骛、潜心科研，为我国量子科技发展贡献青春力量。

近年来，研发团队取得了一系列的研究成果，在《Science》《Nature Physics》《Physical Review Letters》等高水平期刊以第一单位发文20余篇。据悉，参与本次成果研发的团队成员，不少骨干都是年轻的90后，他们就像朱院士所说的那样，正夜以继日，加速“奔跑”投身量子技术研发。

“ ‘莫干’‘天目’对应着浙江名山：莫干山、天目山，象征着量子团队希望立足浙江、服务全国、面向世界的雄心壮志。”团队科研人员表示，量子计算机有着巨大应用前景，虽然还处于初级阶段，但他们相信，通过广大科研人员的努力，量子信息时代一定会加速实现。

作者：刘海波

编辑：付鑫鑫