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南京大学超导量子器件研究组

南京大学超导量子器件研究组依托固体微结构物理国家重点实验室,是国内较早开展超导量子计算研究的研究组之一。超导量子计算系统由量子芯片及封装、稀释制冷机以及微波测控系统组成。量子芯片的制备有镀膜,光刻,刻蚀,电子束曝光,电子束蒸发,剥离等步骤。制备好的量子芯片被封装在样品盒当中,安装在稀释制冷机的MC盘下。通过微波源、任意波发生器等测控仪器对量子芯片进行操控。 团队带头人于扬是南京大学教授、博导、重大研究计划专家组成员、江苏省政协委员教育部长江学者特聘教授,国家杰出青年基金获得者,是国际上最早开展超导量子比特实验研究的成员之一。同时,于扬教授的团队是国内最早开展超导量子计算的团队,目前有专职人员11人,博士、硕士研究生32人。

超导量子计算

摩尔定律预示着传统芯片的晶体管尺寸会越做越小,目前工艺已经进入到小于10nm阶段。而当晶体管的尺寸小于1nm的时候,器件将不再受经典物理支配,而进入了量子世界,以量子力学为基础的量子计算届时会登上历史舞台,引发新的信息革命。量子计算以量子力学的态叠加原理、纠缠等特性为基础,对信息处理速度具有指数加速能力。在大数据处理、保密破密、新药开发、宇宙演化、灾害预报、金融分析、军事国防等领域有着巨大的潜在应用。 在实现量子计算的众多方案中,超导量子计算以下述优点成为最有希望实现实用化量子计算的方案之一:

(1)全固态体系,制备上和现有半导体工业兼容。

(2)全微波调控,测量上和现在成熟的微波技术兼容。

(3)超导体系,无耗散。

超导量子模拟

量子计算机是量子信息研究的终极目标,但是实现起来难度极大,是一个漫长而艰辛的过程。与其相比,量子模拟器由于对量子纠错、保真度以及退相干时间的要求比量子计算机低很多,作为量子计算机的前一站,就可以对实际的应用问题进行有效处理。甚至在特定算法下,超过现有最快的超级计算机,体现出量子算法的优越性。

课题组视频介绍

南京大学超导量子器件组历程

  • 2020

    提出新的芯片架构和高精度两比特门操作方案

  • 2019

    用超导比特对多种拓扑材料及拓扑特性进行量子模拟

  • 2018

    制备出20比特量子芯片及其封装系统

  • 2017

    制备出13比特量子芯片及其立体封装系统

  • 2016

    获得国内首个超导量子比特重点研发计划项目(经费4千万)

  • 2014

    实现国内首套专用超导量子比特加工系统和国内首个三维传输子量子比特

  • 2010

    国际上率先实现同时调控3量子比特,获得科技部《重大研究计划》超导量子计算项目支持(经费580万)

  • 2007

    首次在超导比特中发现量子跳变现象,成果发表在物理类一流期刊《Physical Review Letters》

  • 2006

    获得科技部《重大研究计划》首个超导量子计算课题的项目支持(经费780万)

  • 2005

    开始研究利用超导量子芯片实现量子计算和量子模拟

  • 2002

    首次实现单个相位超导量子比特,结果发表在《Science》上