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...
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》。这一突破不仅革新了量子计算的操作范式，更为我国量子计算产业化注入新动能。
技术突破：从分解到统一的范式革新
传统量子计算中，复杂量子操作需分解为CNOT门和单比特门的组合，效率低且易引入误差。清华团队创新提出AshN量子指令集架构，通过磁通调控与微波驱动的协同操控机制，实现了对两比特酉矩阵所有等价类的完整覆盖。实验数据显示，该架构使门操作数量大幅减少，误差累积显著降低，演化时间最短性得以保证，高精度物理实现成为可能。
性能验证：从理论到实践的跨越
AshN指令集的理论方案已在计算机体系结构领域顶级会议ASPLOS'24上发表，并成功应用于北京量子信息科学研究院的主流超导量子比特平台。通过统一控制脉冲，该架构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。这一成果不仅提升了现有超导量子芯片的性能表现，更为量子容错计算的新实现方案奠定了基础。
产业影响：从实验室到产业化的加速
清华团队的突破推动了量子计算范式的重大变革，从底层硬件架构到上层算法实现与编译优化，为量子计算领域提出了全新的研究思路和技术路径。在国内量子产业快速发展的背景下，这一成果进一步提升了我国在量子计算领域的国际竞争力。随着AshN架构的产业化应用，量子计算有望在药物研发、材料模拟等领域发挥更大作用，加速经典计算架构的颠覆性变革。
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