基于约瑟夫森结的超导量子芯片进展概述

摘要

超导量子计算机具有芯片加工技术成熟、系统集成度高、可扩展性能好等优势,但超导量子计算需要加大芯片的量子位集成度,同时需保证量子芯片的退相干时间来实现容错量子计算.对超导量子芯片的前沿进展进行分析,阐述超导量子比特的物理机理与优缺点,并研究几种最基本的量子比特特点.讨论超导量子比特之间的耦合方案,包含局域耦合和非局域耦合.通过对近年来主流扩展和布局方案进行分析,结果表明,实现量子算法编程适用一维或者二维阵列,而最大纠缠和全耦合则选用环绕式的扩展方案,可为大规模、高效率的量子计算的芯片设计提供一种思路.