清华团队在量子计算领域取得重要突破

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，相关研究成果以“基于统一控制方案的任意两比特门的高效实现”为题发表于《自然·物理》（Nature Physics）。

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。