3月23日，深圳国际量子研究院研究员贺煜团队于《天然—纳米技能》发表最新研究结果。团队于国际上初次在原子级精度加工的硅基量子计较芯片上，演示了从通用逻辑门操作到变份量子算法的“全栈”逻辑运算要素，完成为了硅基逻辑量子计较机的原型验证，为该系统从物理量子比特到容错逻辑编码的要害超过，也为研制实用化硅基量子计较机迈出坚实一步。
量子计较潜力巨年夜，但情况噪声激发的计较过错是其走向实用的焦点障碍。容错量子计较是底子解决方案，其焦点是将信息编码到“逻辑量子比特”中举行冗余及纠错，近似在为信息穿上“防护衣”。硅基自旋量子比特因具备长相关时间、高操控精度以和与现有半导体芯片工艺兼容的自然上风，被视为构建年夜范围量子处置惩罚器最具远景的平台之一。只管该平台最近几年来前进显著，但实现容错逻辑编码与通用逻辑操作，始终是还没有霸占的焦点难题。
为此，研究团队使用扫描地道显微镜氢掩膜光刻技能，以原子级精度加工了硅基量子处置惩罚器。团队设计的磷原子团簇量子计较架构，可以实现物理比特的优良寻址及全联通的高效多比特门，同时开发了按捺串扰的方案，为高保真操控提供了基本保障。团队采用高效的[[4,2,2]]量子过错探测码，于四个物理核自旋上编码了两个逻辑量子比特。[[4,2,2]]码是构建容错逻辑量子比特的最小单位之一，可作为将来年夜范围级联纠错架构的要害基础模块。
研究团队验证了于逻辑量子计较方面一系列慎密联系关系的焦点要素。起首，他们演示了逻辑量子态的容错制备，此中包括逻辑纠缠态，并经由过程后处置惩罚校验显著晋升了其保真度。此外，还有乐成演示了完备的通用逻辑量子门集。团队不仅实现了所有须要的单、双比特克利福德逻辑门，还有经由过程一种与将来容错架构兼容的“丈量引诱的量子门”要领，乐成实现了逻辑T门。该门是构建通用量子计较机不成或者缺、且难以实现的要害组件，与克利福德门组合后便可履行通用量子计较使命。这标记着于硅基平台上，构建通用容错量子处置惩罚器所需的全数核
为展示该量子处置惩罚器的实用潜力，团队于硅基逻辑量子比特上完成为了量子算法演示并求解现实问题。团队于两个逻辑量子比特上乐成运行了“变份量子本征求解”算法，切确计较了水份子的电子基态能量，计较成果与理论值偏差仅为20 毫哈特里（mHa），将来有望进一步到达化学精度要求。这充实证实了该逻辑编码方案运行实用量子算法的可行性。
此外，团队还有于硅基体系中制备了容错计较所必须的“逻辑魔术态”，为将来实现容错计较奠基了资源基础。团队还有验证了硅基量子体系中“强偏置噪声”的过错偏好，这一特征有助在将来设计更高效、更节省资源的专用纠错方案。
将来，经由过程按捺旌旗灯号串扰、扩大体系范围，并充实使用该研究提出的噪声偏置等怪异物理特征，有望设计出更高效的容错方案，从而加快鞭策硅基逻辑量子计较机走向现实运用。
相干论文信息：https://www.nature.com/articles/s41565-026-02140-1
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