推动量子计算机的开发需要新的研究工具，美国西北大学的研究者已经开发并测试了一种用于分析大型超导电路的理论工具，相关研究于2021年9月13日发表在学术期刊《物理评论研究》上。

超导电路使用超导量子比特（量子计算机的最小单元）来存储信息。提高超导量子比特的相干性和抗噪能力是开发下一代纠错量子处理器路线图的关键要求。因此，超导电路中的固有噪声保护已成为研究的重要焦点。防止有害噪声往往以增加电路复杂性为代价。对于像Transmon这样的小电路来说，同时实现去极化和去相位保护是不可能的，而是需要具有两个或更多自由度的电路。

此项研究中，研究人员开发了一种通用化的实现大型超导线路中谱分析的固态紧束缚技术。紧束缚态相比于电荷基态，更适合用作低等激发的近似，利用紧束缚态可以有效地降低使得能谱收敛的过程中所需希尔伯特空间的维度，因而可以用来更精确地模拟超出基矢对角化的方法处理的更大规模线路。

目前，处理大型电路建模的工具很少，已有的一些工具只有在满足某些条件时才能很好地起作用。因此，西北大学的方法对研究界具有重要贡献。

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