研究人员开发出用于分析大型超导电路的新工具

下一代计算和信息处理存在于有趣的量子力学世界中。预计量子计算机将能够解决当今最强大的超级计算机无法解决的大型、极其复杂的问题。

需要新的研究工具来推进该领域并全面开发量子计算机。现在西北大学的研究人员已经开发并测试了一种用于分析大型超导电路的理论工具。这些电路使用超导量子位或量子位(量子计算机的最小单元)来存储信息。

电路尺寸很重要，因为防止有害噪声往往以增加电路复杂性为代价。目前，处理大型电路建模的工具很少，这使得 Northwestern 方法成为对研究界的重要贡献。

“我们的框架受到最初为研究晶体中电子而开发的方法的启发，使我们能够对以前难以或不可能访问的电路进行定量预测，”该论文的通讯作者兼第一作者 Daniel Weiss 说。他是超导量子位专家Jens Koch研究组的四年级研究生。

科赫是温伯格文理学院物理与天文学副教授，是超导量子材料与系统中心(SQMS)和量子优势协同设计中心(C2QA)的成员。这两个国家中心都是去年由美国能源部 (DOE) 建立的。SQMSis 专注于构建和部署基于超导技术的超一流量子计算机。C2QA 正在构建创建可扩展、分布式和容错量子计算机系统所需的基本工具。

“我们很高兴为这两个 DOE 中心所追求的任务做出贡献，并增加西北大学在量子信息科学领域的知名度，”科赫说。

在他们的研究中，西北大学的研究人员通过从受保护的电路中提取使用标准技术无法获得的定量信息来说明他们的理论工具的使用。

详细信息于今天(9 月 13 日)发表在开放获取期刊《物理评论研究》上。

研究人员专门研究了受保护的量子位。这些量子位通过设计免受有害噪声的影响，并且可以产生比当前最先进的量子位长得多的相干时间(保留量子信息的时间)。

这些超导电路必然很大，西北工具是量化这些电路行为的一种手段。有一些现有的工具可以分析大型超导电路，但只有在满足某些条件时才能很好地工作。Northwestern 方法是互补的，并且在这些其他工具可能给出次优结果时效果很好。

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