近日，中科院物理研究所/北京量子信息科学研究院量子计算云平台团队,利用多量子比特器件中的10和19个超导量子比特，成功制备出逼近量子计量学中海森堡极限的非高斯压缩态，并首次实现了纠缠态中非线性压缩系数的测量，其中19量子比特纠缠态所获得的量子计量优势明显优于其它系列工作，如下图箭头所示，创造了同量级比特数量子计量优势的世界纪录。2022年4月12日，该研究成果以《超导量子比特非高斯纠缠态计量学性质刻画》为题，发表在《物理评论快报》上。

超导量子计算由于其量子比特芯片制备技术的可扩展性，测控系统长时间的稳定运行能力，量子线路的高效执行等优势，是实用化量子计算最具前景的技术路线之一。国际竞争异常激烈，谷歌和IBM不约而同都采用超导量子计算的技术路线，谷歌团队集中于量子计算与量子模拟研究，而IBM则致力于云平台的发展和量子计算生态培养。近年来，国内诸多团队也在超导量子计算研究中取得了一系列丰硕成果。

量子计算云平台以互联网云计算模式，提供量子计算资源给世界各地的研究人员及公众，可有效促进量子计算技术的普及和应用，并在使用中促进生态的培养，提早布局将占有先发的优势，而云平台的性能则依赖于量子计算实验系统的精度和效率。

图1  器件中19个量子比特位置，其相互耦合强度信息，以及测量线性和非线性压缩系数，量子费舍尔信息时的实验操作步骤。

图2  10个超导量子比特纠缠态其线性和非线性压缩系数的测量结果对比，量子比特在不同时间点的分布。

量子计算云平台团队长期致力于超导量子计算研究，曾合作制备出20超导量子比特薛定谔猫态，刷新了固态系统多粒子纠缠世界纪录（Science 365, 574(2019)）。此次团队继续利用这个具有全联通20超导量子比特的器件，并分别使用了其中10个和19个超导量子比特（图1和图2），制备出具有量子计量学优势的压缩态和处于过压缩区域的非高斯压缩态，并测量了此非高斯压缩态的非线性压缩系数，这是实验中首次成功实现非线性压缩系数的测量。实验结果表明，超导量子比特非高斯压缩态已经逼近了量子计量学中人们所能达到的最终精度极限——海森堡极限。基于量子计量学优势而言，此次实验中所制备的纠缠态是同比特数中最好的，显示了超导量子计算技术精确操控多量子比特的能力，及通用性强的特点（图3），并有望应用于量子计量学中，同时也为基于此实验系统的量子计算云平台奠定了技术基础。

图3  19个量子比特测量量子费舍尔信息的线路图，其分布函数的结果展示。

该研究成果由量子计算云平台团队范桁、许凯、郑东宁、宋小会等成员与浙江大学王浩华教授团队及日本理研的张煜然博士、Nori教授合作完成，并得到国家自然科学基金项目，中科院先导专项B等项目的支持。

文章链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.150501

（量子计算云平台团队  供稿）