5個量子芯片的互聯示意圖。 圖片來源：《自然-電子學》

　　近日，南方科技大學深圳量子科學與工程研究院超導量子計算團隊提出并實現了超低損耗的量子芯片互聯技術，將芯片間量子態傳輸的保真度提高到單芯片水平（99%）。研究團隊實現了5個量子芯片的互聯，并展示了跨3個芯片的12比特最大糾纏態（GHZ態），為大規模、可擴展分布式量子計算網絡奠定了基礎。相關研究成果近日發表于《自然-電子學》。

　　近年來，超導量子計算發展迅速，可操作量子比特數目有望在未來幾年擴展到數千個以上。然而，隨著比特數量的增加，在單芯片上集成更多比特變得越來越困難。分布式量子計算通過多個量子芯片互聯構建大規模量子處理器，有望突破困境，但目前芯片間的高性能互聯仍是技術難題。

　　在該研究中，研究團隊經過近兩年的技術攻堅，研發出超低損耗且易于鍵合連接的超導同軸線，并在量子芯片上集成了阻抗轉換器，以降低量子芯片連接界面的損耗。通過這些技術創新，團隊實現了超高性能的超導量子芯片互聯，信道單光子品質因子達到8.1×105，信道相干時間達到單芯片上量子比特的水平，跨芯片量子態傳輸保真度達99%。

　　利用該低損耗芯片互聯技術，研究團隊實現了5個量子芯片的互聯，其中每個芯片上集成4個量子比特，構成一個20比特的分布式量子處理器。基于該分布式量子處理器，研究團隊展示了跨芯片多比特糾纏態的制備，實現了跨芯片分布的4比特GHZ態，其保真度達到92%，是分布式超導量子處理器第一次在量子糾纏態制備上達到單芯片的性能。

　　最終，通過更多的跨芯片量子態傳輸和單芯片上的邏輯門操作，研究團隊實現了跨3個芯片的12比特最大糾纏態，該GHZ態保真度達到55.8%。

　　相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41928-023-00925-z