1 超导量子计算简史

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另外,需要特别指出的是:circuit QED 出现之前,早期超导比特与量子化光 场的研究也有许多,例如杨垂平教授[10],游建强教授[11],朱诗亮教授[12]等人 的工作;用磁通比特设计 Transmon 比特由游建强老师等人提出[13]。
引用 500 次以上的工作,除了[4]还有 2002 年 Kansas 大学韩思远教授研究组观测到超导相位比特相干震荡的实验工作 [14],第一作者是当时还读博士的于扬教授。UCSB Martinis 教授实验组在相位 比特中的实验[15]。 2003 年,Delft 技术大学关于磁通比特量子震荡的实验[16]。 2003 年,日本 Tsai 实验组两电荷比特电容耦合实验[17];两比特控制门的实验[18]。 2004 年,Delft 技术大学磁通量子比特和机械振子耦合的实验[19]。 2005 年,游建强老师和 Nori 关于超导量子信息的综述论文[20]。 2007 年,耶鲁组用一个超导传输线腔做媒介耦合两个超导比特的实验[21]。 2009 年,UCSB 制备任意微波光子态的实验[22 ]。 2009 年,耶鲁组 Schoelkopf 教授组演示两比特量子算法的实验[23]。 2010 年,德国和西班牙理论和实验合作的关于超强 circuit QED 的实验[24]。 2011 年,耶鲁组 Schoelkopf 教授组 3 维腔 circuit QED 的实验[25]。 2013 年项泽亮,Ashhab,游建强和 Nori 关于混合量子计算的综述[26]。 2014 年,UCSB Martinis 实验组使超导比特完备量子门组合实验保真度提高到容 错量子计算阈值之上的实验[27],此实验目前为止也基本上是已发表的超导量子 门保真的最高纪录。
超导量子计算简史 作者:量仔
前奏 1962 年 22 岁的剑桥的研究生 B. D. Josephson 在 S(超导体)—I(半导体或绝缘
体)—S(超导体)三明治结构中提出超导电子的遂穿效应,后人称之为 Josephson 效应[1],SIS 结构称为 Josephson 结。
1985 年 John M. Martinis, Michel H. Devoret 和 John Clarke 实验观测到电流 偏置超导 Josephson 结的量子化能级[2]。为超导量子计算提供了基础准备。
序幕 1999 年二种超导量子比特的相性得到实验观测,拉开了超导量子计算的序
幕。它们分别是日本 Tsai 教授组实现超导电荷比特的实验[3]以及 Delft 技术大学 组实现磁通量子比特的实验[4]。
发展 随后,超导量子计算领域蓬勃发展。到目前为止在 web of Science 中以
superconducting qubit 为关键词在所有字段中检索,共有 2560 条综述(Review)和 研究论文(Article)记录笔者也粗略的验证了这样检索结果的合理性,在这一检 索结果中,笔者选定 2018 年的记录,发现其中包括笔者的 5 篇相关论文,不多 不少。然而,早期论文超导比特的概念没有统一,有些遗漏。因此,这一检索能 在一定程度上反应超导量子计算类科研论文的情况。各年度发文列表如下。
引用 高被引论文 85 篇,来源期刊如下。
引用超过千次的论文有 6 篇,包括 1999 年电荷比特的第一实验[3], 2004 年 circuit QED 理论[5]及其实验[6](报道了真空诱导的拉比震荡),利用超导电 荷比特并联大电容的 Transmon 比特设计[7],法国研究组提出‘quantronium’比特 的实验[8],用超导比特冷却机械振子至基态[9]。其中,[5-7]的第一单位都是耶 鲁大学,体现出其在超导量子计算领域的强劲实力,此 3 篇文章的第一作者目前 分别在加拿大、ETH 和美国。
参考文献: [1] B. D. Josephson, Phys. Lett. 1, 251 (1962). [2] J. M. Martinis, M. H. Devoret, & J. Clarke, Phys. Rev. Lett. 55, 1543 (1985). [3] Y. Nakamura, Y. A.Pashkin, & J. S. Tsai, Nature 398, 786 (1999). [4] J. E. Mooij, et al. Science 285, 1036 (1999). [5] A. Blais et al., Phys. Rev. A 69, 062320 (2004). [6] A. Wallraff et al., Nature 431, 162 (2004). [7] J. Koch et al., Phys. Rev. A 76, 042319 (2007). [8] D. Vion et al., Science 296, 886 (2002). [9] A. D. O'Connell et al., Nature 464, 697 (2010). [10] C.-P. Yang, S.-I. Chu, and S. Han, Phys. Rev. A 67, 042311 (2003). [11] J. Q. You and F. Nori, Phys. Rev. B 68, 064509 (2003). [12] S.-L. Zhu, Z. D. Wang, and K. Yang, Phys. Rev. A 68, 034303 (2003).! [13] J. Q. You et al., Phys. Rev. B 75, 140515(R)(2007). [14] Y. Yu et al., Science 296, 889 (2002) [15] J. M. Martinis et al., Phys. Rev. Lett. 89, 117901 (2002). [16] I. Chiorescu, et al., Science 299,1869 (2003). [17] Y. Pashkin et al., Nature 421, 823(2003). [18] T. Yamamoto et al., Nature 425, 941 (2003). [19] I. Chiorescu et al., Nature 431, 159 (2004). [20] J. Q. You and F. Nori, Phys. Today 58 (11), 42 (2005). [21] J. Majer et al., nature 449, 443 (2007). [22] M. Hofheinz et al., Nature 459, 546 (2009). [23] L. DiCarlo et al., Nature 460, 240 (2009). [24] T. Niemczyk et al., Nat. Phys. 6, 772 (2010). [25] H. Paik et al., Phys. Rev. Lett. 107, 240501 (2011). [26] Z.-L. Xiang et al., Rev. Mod. Phys. 85, 623 (2013). [27] R. Barends et al., Nature 508, 500 (2014).
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