麻省理工学院的研究人员最近展示了一种新型超导量子比特架构，这种架构可以在量子比特(量子计算机的基本组成单元)之间执行操作，其精确度要远远超过科学家以前所能达到的水平。他们利用的是一种相对较新且被称为 "fluxonium"的超导量子比特，与其他类型的量子比特相比，该量子比特具有更长的寿命。

他们开发的这种架构包括一个处在两个fluxonium量子比特间的特殊耦合元件，这使得它们能够以高度精确的方式执行逻辑操作(也就是我们所谓的量子门)。这种架构可以抑制量子比特之间不需要的相互作用，该相互作用可能会导致量子操作中出现错误。这种方法使得双量子比特门的精度超过了99.9%，单量子比特门的精度达到99.99%。此外，研究人员还利用可扩展的制造工艺在芯片上实现了这一架构。 

有关此架构论文的主要作者、麻省理工学院工程量子系统(EQuS)小组的物理学毕业生Leon Ding博士表示："构建大型量子计算机首先要有强大的量子比特和门。我们展示了一种极具前景的双量子比特系统，并阐述了其在扩展方面的诸多优势。我们的下一步工作将是增加量子比特的数量。"

十多年来，研究人员在构建量子计算机的过程中主要使用了Transmon量子比特。而fluxonium量子比特则是一种较新的超导量子比特。研究表明，与transmon量子比特相比，fluxonium量子比特具有更长的寿命，或者说具有更长的相干时间。相干时间是衡量量子比特在丢失所有量子信息之前能执行操作或运行算法的时间方面的指标。

Ding还表示说："量子比特的寿命越长，其运算的保真度就越高。这两个数字是联系在一起的。但一直以来，我们都不能确定一种情况：即使fluxonium量子比特本身性能比较好的情况下，是否能在它们身上执行良好的门操作。”

Ding和他的合作者们首次找到了一种方法，可以在支持极其鲁棒及高保真度的门电路体系结构中使用这些寿命更长的量子比特。在他们的这种架构中，fluxonium量子比特能够实现超过一毫秒的相干时间，比传统的transmon量子比特长约10倍。

EQuS小组博士后Max Hays一同撰写了这篇论文。Hays说：“在过去几年中，已经有几个实验证明了fluxonium在单量子比特水平上的性能要优于transmons。我们的工作表明，这种性能提升也可以扩展到量子比特之间的相互作用。”

他们的新颖架构包含一个电路，它的两端有两个fluxonium量子比特，中间有一个可调节的transmon耦合器可将它们连接起来。与直接连接两个Fluxium量子比特的方法相比，这种fluxonium-transmon-fluxoniu(FTF)架构能够实现更强的耦合。FTF还能最大限度地减少在量子操作过程中发生的不必要的相互作用。通常情况下，量子比特之间更强的耦合会导致产生更多这种持续性的环境噪声，即所谓的静态ZZ相互作用。但FTF架构就可以解决这个问题。

抑制这些不需要的相互作用以及让fluxonium量子比特具有更长的相干时间,是研究人员能够证明单量子比特门保真度为99.99% 和双量子比特门保真度为99.9% 的两大因素。

在这些成果的基础上，Leon Ding、Youngkyu Sung、Bharath Kannan和William D. Oliver等人最近成立了一家名为Atlantic Quantum的量子计算初创公司。该公司试图利用fluxonium量子比特为商业和工业应用构建可行的量子计算机。(编译:Tmac)