Das gemeinsame Forschungsteam von Origin Quantum und der Universität für Wissenschaft und Technologie Chinas hat mit dem innovativ vorgeschlagenen Schema „Parameterraum-erweitertes kontrolliertes Phasentor (PSE-CZ)“ erfolgreich das langjährige Problem der gegenseitigen Einschränkung von Geschwindigkeit und Genauigkeit im Bereich des supraleitenden Quantencomputings gelöst, wodurch Zwei-Qubit-Quantentore bei hoher Geschwindigkeit zugleich eine deutlich verbesserte Präzision erreichen. Die entsprechenden Ergebnisse wurden in der international führenden Physikzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht, und die experimentelle Verifikation wurde auf dem in China eigenständig entwickelten supraleitenden Quantencomputer „Origin Wukong“ durchgeführt.

Um komplexe Berechnungen durchzuführen, ist ein Quantencomputer auf die grundlegenden Operationen von „Quantentoren“ angewiesen. Für ein stabiles und zuverlässiges Quantencomputing müssen Quantentore gleichzeitig über eine extrem schnelle Operationsgeschwindigkeit und eine extrem hohe Rechengenauigkeit verfügen. Doch seit langem besteht zwischen diesen beiden Anforderungen ein schwer aufzulösender Widerspruch: Je schneller die Quantentor-Operation ist, desto deutlicher treten Probleme wie Hardware-Wellenformverzerrungen und Zeitablaufabweichungen auf, was zu einem erheblichen Rückgang der Präzision führt; wird die Geschwindigkeit zugunsten der Genauigkeit verlangsamt, leidet die Gesamteffizienz des Quantencomputers – ein zentraler Engpass für die Entwicklung von Quantencomputern.

Um dieses Problem zu lösen, hat das Forschungsteam innovativ das Schema „Parameterraum-erweitertes kontrolliertes Phasentor (PSE-CZ)“ vorgeschlagen. Dr. Yang Xiaoyan, Mess- und Steuerungswissenschaftlerin bei Origin Quantum, erläutert: „Dieses Schema verlängert die Pulsdauer nicht, sondern zerlegt die Verstimmung im mittleren Pulsbereich in zwei unabhängig einstellbare Parameter und verschafft dem System damit einen zusätzlichen ‚Regler‘. Durch diesen innovativen Mechanismus kann das System gleichzeitig Leck- und Phasenfehler korrigieren und so Geschwindigkeit und hohe Genauigkeit in Einklang bringen.“

Gestützt auf den supraleitenden Quantencomputer „Origin Wukong“ wählte das Team 20 Paare von Zwei-Qubit-Quantentoren für Tests aus. Die Ergebnisse zeigen, dass das PSE-CZ-Schema kohärente Fehler durch kurzzeitige Verzerrungen wirksam reduzieren kann und die Leistung der Quantentore näher an die Dekohärenzgrenze heranführt. Selbst bei extrem kurzen Torzeiten von 30–40 Nanosekunden behält PSE-CZ eine stabilere Leistung als herkömmliche CZ-Tore.

Bekanntlich ist dieses Schema nicht nur für supraleitende Quantencomputing-Systeme geeignet, sondern lässt sich auch auf andere Quantencomputing-Plattformen wie Ionenfallen und Festkörper-Spinsysteme übertragen und verspricht einen neuen Ansatz für schnellere und hochgenauere Quantenlogikoperationen.

Origin Quantum ist das erste Quantencomputing-Unternehmen Chinas und konzentriert sich auf die Entwicklung von Full-Stack-Quantencomputern. Das Unternehmen hat bereits ein Quantencomputing-Technologiesystem mit den drei Hardware-Kernen Quantenchipsystem, Quantenmess- und -steuerungssystem sowie Umgebungsunterstützungssystem und den drei Software-Kernen Quantenbetriebssystem und -software, Quantencomputing-Cloudplattform sowie Quantencomputing-Anwendungssoftware aufgebaut. Der eigenständig entwickelte supraleitende Quantencomputer der „Origin Wukong“-Serie bietet bereits in 192 Ländern und Regionen weltweit stabile Quantencomputing-Dienste an, mit über 52 Millionen kumulierten Remote-Zugriffen und mehr als 1 Million abgeschlossenen Rechenaufgaben.