我国团队在硅基量子芯片上完成逻辑量子计算原型验证迈向实用化关键一步

在信息技术竞争日益激烈的全球背景下,量子计算作为颠覆性技术已成为各国战略布局重点。

然而环境噪声导致的运算错误问题长期制约着量子计算机的实用化进程,容错量子计算被视为根本解决方案。

尽管硅基自旋量子比特因其长相干时间、高操控精度以及与现有半导体工艺的高度兼容性被寄予厚望,但如何实现容错逻辑编码与通用逻辑操作始终是悬而未决的世界性难题。

深圳国际量子研究院贺煜研究员团队通过创新性技术路径取得关键突破。

研究团队采用具有自主知识产权的扫描隧道显微镜氢掩膜光刻技术,在原子级精度加工的硅基芯片上,成功构建出[[4,2,2]]逻辑量子态。

这一技术路线不仅完成了容错逻辑态的制备,更通过独创的后处理校验方法将量子态保真度提升至实用水平。

尤为重要的是,团队在国际上首次实现了硅基逻辑量子比特的完整通用逻辑门集,标志着量子计算从物理比特到逻辑编码的系统性跨越。

为验证技术实用性,研究团队选取具有典型意义的"变分量子本征求解"算法进行演示。

实验结果显示,在两个逻辑量子比特上运行的水分子电子基态能量计算,与理论值误差仅20毫哈特里,已达到接近化学精度的计算水平。

这一突破性进展首次在实验层面证实了硅基逻辑量子计算体系解决实际科学问题的能力,为后续研发提供了重要技术支撑。

业内专家指出,该成果具有三重战略价值:其一,验证了硅基量子计算实现容错编码的技术可行性;其二,展示了与现有半导体工艺兼容的量子计算发展路径;其三,为构建可扩展的量子处理器奠定了科学基础。

相比超导、离子阱等其他技术路线,硅基量子计算在产业化应用方面具有明显的成本优势和产业链协同效应。

从逻辑门到算法的全栈验证,标志着硅基量子计算从理论构想迈向工程实现。

面对容错与规模化的长期挑战,此次突破不仅为量子计算实用化提供了关键路径,也为我国在量子信息科技领域的持续创新注入新动能。