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3月23日，記者從深圳國際量子研究院獲悉，該院研究員賀煜團隊首次在原子級精度加工的硅基量子計算芯片上，演示了從通用邏輯門操作到變分量子算法的“全?！边壿嬤\算要素，完成硅基邏輯量子計算機的原型驗證，是硅基量子計算體系從物理量子比特到容錯邏輯編碼的關(guān)鍵跨越。該成果在硅基量子計算領(lǐng)域取得里程碑式突破，為研制實用化硅基量子計算機邁出堅實一步。相關(guān)研究成果當日發(fā)表在《自然?納米技術(shù)》上。
量子計算潛力巨大，但環(huán)境噪聲引發(fā)的計算錯誤構(gòu)成其走向?qū)嵱玫暮诵恼系K。容錯量子計算是根本解決方案。盡管硅基自旋量子比特具備長相干時間、高操控精度以及與現(xiàn)有半導體芯片工藝兼容等優(yōu)勢，但如何實現(xiàn)容錯邏輯編碼與通用邏輯操作，始終是該領(lǐng)域尚未攻克的核心難題。
研究團隊利用掃描隧道顯微鏡氫掩膜光刻（STM-HL）技術(shù)，以原子級精度加工出硅基量子計算芯片后，在該芯片上研究團隊演示了[[4,2,2]]邏輯量子態(tài)的容錯制備。其中包括邏輯糾纏態(tài)，并通過后處理校驗顯著提升其保真度。此外，團隊還進一步成功演示了完整的通用邏輯量子門集。
為展示該量子處理器的實用潛力，研究團隊在國際上首次在硅基邏輯量子比特上完成量子算法演示并求解實際問題。
研究團隊在兩個邏輯量子比特上成功運行了“變分量子本征求解”算法，精確計算了水分子的電子基態(tài)能量，計算結(jié)果與理論值誤差僅為20毫哈特里，未來有望進一步達到化學精度要求，充分證明該邏輯編碼方案運行實用量子算法的可行性。
據(jù)悉，該研究成果將加速推動硅基量子計算這一與半導體工業(yè)兼容的量子計算領(lǐng)域走向?qū)嶋H應用。
（研究團隊供圖）
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