科技日报记者 张佳欣
据新一期《自然》杂志报道，澳大利亚新南威尔士大学的量子技术初创公司Diraq与欧洲微电子研究中心（imec）合作，证明在半导体工厂生产的硅基量子芯片保真度可超过99%，与在实验室环境制作的保真度相当。这一突破标志着量子计算机向“实用规模”迈出关键一步。
长期以来，硅基量子计算被认为是最有希望实现大规模应用的路线之一。它既能在单个芯片上集成数百万量子比特，又能直接利用成熟的半导体工艺。但此前，学界和业界尚未证明，在工业化环境中生产量子芯片，能否达到像在实验室那样的高保真度。
Diraq创始人兼首席执行官、UNSW工程学院教授安德鲁·祖拉克表示，现在已经证明，Diraq的芯片与使用数十年的制造工艺完全兼容。
研究团队在论文中指出，由Diraq设计、imec制造的器件，在执行涉及两个量子比特的逻辑操作时，保真度超过99%。双比特逻辑门是量子计算的基本构件，其可靠性被视为量子计算机走向大规模容错的关键指标。
美国国防高级研究计划局正在推进“量子基准计划”，要求包括Diraq在内的18家公司证明能否达到“实用规模”目标。所谓“实用规模”，是指量子计算机在商业价值上超过其运行成本。专家认为，实现这一水平至少需要在芯片上稳定操控数百万量子比特，以抵消量子态极易出错的弱点。
祖拉克介绍说，此次成果表明，硅基量子芯片可依托现有CMOS工艺进行大规模制造，从而在降低成本的同时实现高保真度，为研制数百万比特级量子计算机开辟了可行路径。
此前，Diraq与imec已展示，利用常规半导体工艺制造的量子比特在执行单比特操作时，保真度可达99.9%。然而，要支撑真正的量子计算能力，还必须在双比特操作中实现高保真度。此次突破正是填补了这一关键空白。
祖拉克表示，最新成果为开发完全容错、功能完善且具备成本效益的量子计算机扫清了道路。
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