在國家重點(diǎn)研發(fā)計劃量子調(diào)控與量子信息重點(diǎn)專項的資助下，物理所鄭東寧、呂力課題組與浙江大學(xué)及中科大等單位合作，先后制備出長退相干時間的5量子比特、6量子比特、9量子比特和10量子比特（如圖）的Xmon型多比特樣品。在研制出性能良好的多比特超導(dǎo)量子芯片的基礎(chǔ)上，課題組與國內(nèi)外同行合作，分別在超導(dǎo)量子計算與量子模擬合作研究方面取得了系列成果：

1）利用6比特超導(dǎo)器件中的4個量子比特，演示了求解線性方程組的HHL量子算法。該算法被證明有望應(yīng)用于人工智能和大數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域，因此有重要的應(yīng)用前景。該量子算法已經(jīng)在光子和核磁共振系統(tǒng)中演示過，但該項合作研究是首次在一個具有可擴(kuò)展性的固態(tài)系統(tǒng)中的演示。文章發(fā)表在Phys. Rev. Lett.上，并被選為編輯推薦文章。

2）利用10比特超導(dǎo)器件首次實(shí)現(xiàn)了10量子比特GHZ全局糾纏，創(chuàng)造了超導(dǎo)量子比特全局糾纏量子比特數(shù)世界紀(jì)錄，糾纏保真度達(dá)到約66.8%，合作研究文章發(fā)表在Phys. Rev. Lett., 并被選為編輯推薦文章。

 3）量子計算的執(zhí)行需要進(jìn)行系列量子邏輯門的操作，受控非門和多重受控非門是一種基本的兩量子比特和多量子比特邏輯門，具有產(chǎn)生量子糾纏的能力，其實(shí)現(xiàn)需要在實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行精確的操控。合作研究基于幾何相方案，演示了多重的邏輯受控非門高保真度實(shí)現(xiàn)，為通用量子計算的實(shí)現(xiàn)打下堅實(shí)基礎(chǔ)，文章發(fā)表在Nature Commun.上。