摘要：本工作获审稿人高度认可，认为通过同步运用磁通量控制与微波驱动，可在无额外操作成本下精准调控所有两比特门等价类，方案非平凡且具开创性。“The main insight is the simultaneous application of flux contro
近日
清华大学计算机系量子软件研究中心
陈建鑫课题组
与北京量子信息科学研究院
燕飞团队合作
在量子计算机体系结构领域
取得重要进展
研究团队在国际上首次实现了
支持任意两比特量子门直接编程的
指令集架构AshN
发表于《自然·物理》（Nature Physics）
Nature Physics网站论文截图
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本工作获审稿人高度认可，认为通过同步运用磁通量控制与微波驱动，可在无额外操作成本下精准调控所有两比特门等价类，方案非平凡且具开创性。“The main insight is the simultaneous application of flux control and microwave drives allowing one to navigate the entire Weyl chamber without additional overhead. The combination of flux and microwave is highly nontrivial and underexplored.”
在传统量子计算机中
复杂量子操作通常需要通过分解为
CNOT门和单比特门的组合来实现
这种方法不仅效率较低
还容易引入操作误差
针对这一关键问题
陈建鑫课题组创新性地提出了
AshN量子指令集架构
采用磁通调控与微波驱动的
协同操控机制
通过统一控制方案下
多参数协同调控
实现了对两比特酉矩阵
所有等价类的完整覆盖
该架构的核心优势
主要体现在三个方面
通过统一控制脉冲
可直接实现任意两比特酉矩阵操作
完全避免了传统门级分解的繁琐过程
与传统方案相比
该架构能大幅减少门操作数量
显著降低误差累积
在合理假设下
该架构可保证演化时间的最短性
从而使得高精度物理实现成为可能
该架构
已在北京量子信息科学研究院的
主流超导量子比特平台上
成功实现并验证
其创新的指令集架构
可直接提升
现有超导量子芯片的性能表现
以AshN指令微架构实现CNOT，iSWAP，B等常用两比特门的效果
特别值得关注的是
AshN指令集的理论方案
已由陈建鑫课题组
在计算机体系结构领域顶级会议
ASPLOS'24上发表
这一成果充分展现了
计算机学科与量子物理的
深度交叉融合
不仅推动了量子计算范式的重大变革
更从底层硬件架构到上层算法
实现与编译优化等多个层面
为量子计算领域提出了
全新的研究思路和技术路径
陈建鑫课题组正以AshN指令集微架构为基础
着力构建量子容错计算的新实现方案
长期致力于量子计算研究的陈建鑫
聚焦规模化超导量子
比特测控系统架构
规模化实时解码架构
高效量子纠错码与容错方案设计
高效量子计算指令集
及量子芯片设计自动化软件等
核心技术攻关
课题组汇聚了计算机、电子、物理等
多学科交叉研究团队
建立了完整的
量子计算软硬件协同创新体系
致力于推动量子计算技术
从基础研究向规模化工程应用转化
作为国内最早从计算机科学视角
开展量子计算研究的机构
清华大学计算机系在过去20余年间
在量子程序、量子体系结构与系统
量子纠错、量子算法复杂性
量子信息及量子密码等领域
取得了一系列
具有国际影响力的研究成果
培养了大批活跃于
学术界和工业界的优秀人才
为进一步推进量子软件研究的发展
计算机系于2022年初
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来源：清华大学