El equipo de investigación conjunto de Origin Quantum y la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, mediante su innovadora propuesta del esquema de "Puerta de Fase Controlada con Expansión del Espacio de Parámetros (PSE-CZ)", ha logrado resolver con éxito el problema de larga data en el campo de la computación cuántica superconductora, donde la velocidad y la fidelidad se restringen mutuamente, permitiendo que las puertas cuánticas de dos qubits aumenten significativamente su precisión mientras mantienen una alta velocidad. Los resultados han sido publicados en la revista internacional de física de primer nivel Physical Review Letters, y el trabajo de verificación experimental se completó en la computadora cuántica superconductora autónoma de China "Origin Wukong".
Para que una computadora cuántica realice cálculos complejos, son indispensables las operaciones básicas de "puertas cuánticas". Una computación cuántica estable y fiable requiere que las puertas cuánticas posean simultáneamente una velocidad de operación ultrarrápida y una fidelidad de cálculo ultracorta. Sin embargo, durante mucho tiempo, estos dos aspectos han presentado una contradicción difícil de conciliar: cuanto más rápida es la operación de la puerta cuántica, más evidentes son problemas como la distorsión de la forma de onda del hardware y las desviaciones de sincronización, lo que provoca una caída significativa de la precisión; si se reduce la velocidad para garantizar la exactitud, se ve afectada la eficiencia operativa general de la computadora cuántica. Este es también un cuello de botella clave que limita el desarrollo de las computadoras cuánticas.
Para abordar este problema, el equipo de investigación propuso de manera innovadora el esquema de "Puerta de Fase Controlada con Expansión del Espacio de Parámetros (PSE-CZ)". La Dra. Yang Xiaoyan, científica de medición y control de Origin Quantum, explicó: "Este esquema, sin prolongar el tiempo del pulso, divide la cantidad de desintonización en la región intermedia del pulso en dos parámetros independientes y ajustables, añadiendo una 'perilla de ajuste' al sistema. Gracias a este mecanismo innovador, el sistema puede corregir simultáneamente dos tipos de errores: los de fuga y los de fase, logrando un equilibrio entre velocidad y alta fidelidad".
Basándose en la computadora cuántica superconductora "Origin Wukong", el equipo seleccionó 20 pares de puertas cuánticas de dos qubits para realizar pruebas. Los resultados muestran que el esquema PSE-CZ puede reducir eficazmente los errores de coherencia causados por distorsiones de corta duración, acercando el rendimiento de las puertas cuánticas al límite de decoherencia. Incluso en condiciones de duración de puerta extremadamente cortas de 30 a 40 nanosegundos, PSE-CZ mantiene un rendimiento estable superior al de las puertas CZ tradicionales.
Se informa que este esquema no solo es adecuado para el sistema de computación cuántica superconductora, sino que también puede extenderse a múltiples plataformas de computación cuántica, como trampas de iones y espines de estado sólido, ofreciendo un nuevo método para lograr operaciones de lógica cuántica más rápidas y de mayor fidelidad.
Origin Quantum es la primera empresa de computación cuántica de China, centrada en la investigación y el desarrollo de computadoras cuánticas de pila completa. Ya ha construido inicialmente un sistema tecnológico de computación cuántica de "tres componentes de hardware y tres de software", que incluye sistemas de chips cuánticos, sistemas de medición y control de computación cuántica, sistemas de soporte ambiental, sistemas operativos y software cuánticos, plataformas de nube de computación cuántica y software de aplicaciones de computación cuántica. Su serie de computadoras cuánticas superconductoras "Origin Wukong", desarrollada de forma independiente, ha proporcionado servicios estables de computación cuántica a 192 países y regiones de todo el mundo, acumulando más de 52 millones de accesos remotos y completando más de 1 millón de tareas de cálculo.