根据消息显示，最近几年来，CR逻辑门成为超导量子计算中一种非常重要的双比特门操作，这种门操作无需调节量子比特频率，同时又可通过改变驱动功率方便地调节门操作的速度，因而被广泛运用于大规模超导量子计算中。
可是，在大规模超导量子体系中，双量子比特门操作不可避免地受到环境量子比特的严重影响，因此找到减小或消除环境比特影响的有效方法成为大规模超导量子计算中提高逻辑门操作保真度亟待解决的关键问题之一。
最近几天，清华大学交叉信息研究院段路明研究组在超导量子计算领域取得重要进展，该小组利用可调耦合的多量子比特系统首次实验研究了环境比特对于交叉共振逻辑门)的影响并提出了实验解决方案。
图1:(a)实验系统示意图(4个计算量子比特(Q1—Q4)与3个可调耦合器比特(C1—C3))，其中门比特Q2和Q3用来实现CR门，Q1和Q4为环境量子比特(b) 环境比特对CR门操作影响示意图
研究过程中，研究人员利用四个计算量子比特(Q1—Q4)和三个可调耦合器量子比特(C1—C3)，通过耦合器比特调节计算量子比特间的耦合强度，并发展三比特哈密顿层析技术，研究环境比特(Q1和Q4)对于门比特间(Q2和Q3)CR门的影响。
图2:孤立体系的CR门(左)和受到环境比特影响的CR门(右)
这项工作提出了在大规模超导量子体系中，环境比特存在和不存在两种情况下有效提高双量子比特门操作保真度的解决方案，该实验结果对未来大规模超导量子计算和模拟中比特频率和耦合强度等参数的设计与控制提供实验参考和解决方案。
该成果的研究论文《可调耦合超导电路中环境比特对双量子比特门操作的影响》(Impact of Spectators on a Two—Qubit Gate in a Tunable Coupling Superconducting Circuit)于最近几天在国际学术期刊《物理评论快报》上刊发。