客戶分享：Stefan Filipp 教授看Zurich Instruments 如何幫助量子計算之研究

• 教授介紹:

Stefan Filipp，慕尼克工業大學物理學教授兼巴伐利亞科學與人文學院 Walther-Meißner-Institute for Low Temperature Research 研究所主管。

Zurich Instruments 對其進行了專訪，看我們的設備如何説明量子計算研究。

 

• 請您介紹您的經歷

我在維也納工業大學獲得了物理學學位，同時通過參加交換生專案，我在烏普薩拉大學取得了第二學位。之後我又在維也納工業大學原子和亞原子物理研究所 (Atominstitut) 的 Helmut Rauch 的指導下攻讀中子物理學博士學位。雖然中子是完美的自旋 1/2 粒子，非常適合研究量子資訊處理中的基本問題，但它們之間的相互作用不大；因此，我在獲得博士學位後便將研究重點轉向了超導量子比特，還加入了蘇黎世聯邦理工學院 (ETH Zurich) 的 Andreas Wallraff 率領的團隊，擔任博士後研究員，後來成為高級研究員。

Stefan Filipp 在 IBM 時期的工作成果

之後我就職於 IBM，先是去了美國 Yorktown Heights 的 T.J. Watson Research Center 研究中心，後來又回到歐洲，進入瑞士的 IBM 蘇黎世研究實驗室。在那裡，我帶領實驗團隊開展超導電路以及可調耦合器和最優控制等主題的研究。2020 年，我加入了慕尼克工業大學 (TUM) 和 Walther-Meißner Institute (WMI) 研究所。

WMI 是一家專注於低溫物理學、低溫學和超導性的研究機構，擁有悠久的歷史傳統，立於技術與研究的交匯點。我們積極參與新項目——如慕尼克量子谷——加強在量子計算和技術方面的投入。該量子電腦專案的目標是在巴伐利亞州建造量子電腦演示機。這一舉措與德國國家層面的量子技術投資密切相關：我們也參與了由德國聯邦教育和研究部 (BMBF) 資助的 MUNIQC-SC 專案，該專案旨在推動量子電腦的普及，並建造高達 100 個量子比特的量子處理器。

這個組織為我們提供了良好的環境和條件，幫助我們將實驗和理論技能相結合，深入瞭解量子技術背後的科學原理，並運用這種方式將其應用到工業實踐中。

 

• 您目前研究的重點：

我們主要研究控制系統、軟體和製造，以期擴大量子電腦的規模並開創新的概念。為此，我們在控制系統和軟體方面與瑞士蘇黎世儀器等專業公司和組織合作，並與弗勞恩霍夫研究所（Fraunhofer）和英飛淩（Infineon）攜手開展微製造專案。我們的願景是將所有工藝相融合，製造出一台更具可擴展性、可靠性和穩健性的量子電腦，以滿足行業需求。

現在看來，我們研究所不太可能製造出 10,000 個量子比特的設備，但我們確實希望能夠開發出實現這麼多量子比特所需的技術，幫助推動達成這一願景。例如低溫控制和複用技術，以及旨在消除二能級系統或准粒子的材料研究，它們是導致實驗不可複製的主要原因。

除了將多量子比特設備用於量子計算和研究量子物理本身之外，有一點特別值得期待，就是探索如何借助製造技術的進步，將不同的系統結合在一起。我們在技術方面有兩個目標，一是要將控制電路的各個部分整合到量子處理器晶片上；另一個是打造混合系統，例如引入半導體元件用於量子記憶體和量子換能器。探索這些量子系統相互作用所產生的物理效應，能夠為我們帶來了很多研究機會。

還有一個研究方向是使用全系統範圍的回饋來創建規模更大的量子態，這將為計量學或量子糾錯開闢新的可能性。大規模糾纏態對波動非常敏感，而我們實際上希望在量子計算中避免波動，但瞭解這些量子資源如何對其他應用產生助益也是一個非常重要的目標。

 

• Zurich Instrument 如何在您的研究上幫助您：

Zurich Instruments 儀器的系統有一個特點，它非常靈活，不僅僅是支援某個特定量子計算程式，而且在這種靈活性的基礎上還能夠實現擴展和多通道同步。要按照研究路線圖不斷向前推進，與一家志同道合的公司保持合作是非常重要的，我們都在努力探尋同一個問題的答案，那就是：高保真的可擴展設備需要什麼？

我還要補充一點，最有價值的方面在於雙方有著共同的追求，都希望更快建造出更大的量子電腦，而要實現這個目標就需要更大的設備、更先進且更直觀的控制能力，或者是性能更出色的儀器。

 

*文章來自上海蘇黎世儀器公眾號