中文摘要：

以约瑟夫森结和线性谐振子为基础的超导量子计算实验在近几年有了长足的进步，对于谐振子线性场的宏观调控更是极大拓展了原有的腔体量子电动力学的范畴,形成了所谓的电路量子电动力学。我们结合当前超导量子计算领域的最前沿方向，将从电路设计、数值模拟和实验测量等多方位来拓展量子计算与电路量子电动力学的研究。我们首先致力于优化现有的实验系统，通过数值建模与软件模拟并结合实验的方式来优化量子运算门并提出优化电路设计参数，从而提高量子计算效率。我们同时致力于研究量子比特与线性谐振子超强耦合下的诸多新奇物理现象。对于超导量子器件里的最关键的退相干问题，我们将通过系统的实验测量来探讨诸如二能级态和准粒子激发等对系统退相干的影响。这一系列的研究将对超导量子计算和量子模拟有重要推动作用。

结论摘要：

该项目致力于研究超导量子计算和量子模拟中的若干基础物理问题，研究手段涉及了半导体微加工技术、小微波信号调控技术以及低温超导技术等多种高技术手段，并以量子信息理论为指导，是国际上基础科学领域的重点发展方向之一。四年的时间，在该项目的资助下，负责人从无到有建成了国内领先的两个超导量子器件测试平台，通过对退相干物理机制的深入研究和有目的的改型升级，在器件相干性能、调控精度和读出效率等关键指标上逼近国际先进水平。特别是，实验室通过和中科大、物理所合作，分享自己的设计、微加工经验和测试条件，利用对方的微加工资源完全在国内开发了多款高性能超导量子器件。鉴于国际上包括谷歌、IBM和英特尔等全球商业巨头都先后介入该领域的实际情况，可以说利用极少的资源，负责人的实验室已初步掌握了该领域的核心技术，为后续研究做好了准备。关键指标上，平台的量子比特相干性能测试水平已从项目开始时的0.5微秒提升至超过20微秒，并发展了弱测量等调控手段有效地延长了量子比特的寿命，也开展了诸多国际上原创性的实验研究工作。基于平台的工作已发表多篇SCI论文，其中标注项目资助5篇，并有1篇发表在权威期刊Nature Communications上该项工作中我们利用一个有三个人工原子的超导量子芯片，采用量子弱测量和反坍塌技术，成功的将量子芯片的有效能量弛豫时间延长三倍，使得量子信息能在芯片上更好的保存，存储时间甚至可以超越器件的物理极限，从而为量子信息服务。