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2019-08-06 22:14 |
我國科學(xué)家在超導(dǎo)量子計算實驗領(lǐng)域取得新進展
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、朱曉波、彭承志等組成的超導(dǎo)量子實驗團隊，聯(lián)合中國科學(xué)院物理研究所范桁理論小組，在超導(dǎo)量子計算實驗領(lǐng)域取得新進展，在一個集成了24個量子比特的超導(dǎo)量子處理器上，通過對超過20個超導(dǎo)量子比特的高精度相干調(diào)控，實現(xiàn)了Bose-Hubbard 梯子模型多體量子系統(tǒng)的模擬。該研究成果于7月30日在線發(fā)表在國際期刊《物理評論快報》上。 ?+Gt?-! 5q
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超導(dǎo)量子計算被普遍認為是最有可能率先實現(xiàn)實用化量子計算的方案之一，因而備受關(guān)注。作為量子計算的基本單元——量子比特不同于非“0”即“1”的經(jīng)典比特，可以處于“0”態(tài)和“1”態(tài)之間的所謂“量子相干疊加態(tài)”。當(dāng)人們把量子疊加拓展到多量子比特體系，就自然導(dǎo)致了量子糾纏的概念。多個量子比特一旦實現(xiàn)了相干疊加，其代表的狀態(tài)空間將會隨著量子比特的數(shù)目指數(shù)增加。這也被認為是量子計算能夠有指數(shù)加速能力的根源所在。目前超導(dǎo)量子計算的核心目標正是如何同步地增加所集成的量子比特數(shù)目以及提升超導(dǎo)量子比特性能，從而能夠高精度相干操控更多的量子比特，實現(xiàn)對特定問題處理速度上的指數(shù)加速，并最終應(yīng)用于實際問題中。 5[4wN(
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潘建偉、朱曉波等一直以來瞄準超導(dǎo)量子計算的上述核心目標，取得一系列進展。例如，在2019年初，在一維鏈結(jié)構(gòu)12比特超導(dǎo)量子芯片上實現(xiàn)了最大規(guī)模的超導(dǎo)量子比特糾纏態(tài)12比特“簇態(tài)”的制備，保真度達到70％（Phys. Rev. Lett. 122, 110501 (2019)），打破了之前創(chuàng)造的10個超導(dǎo)量子比特糾纏的紀錄。隨后，該團隊開創(chuàng)性地將超導(dǎo)量子比特應(yīng)用到量子行走的研究中，為未來多體物理現(xiàn)象的模擬以及利用量子行走進行通用量子計算的研究奠定了基礎(chǔ)（Science 364, 753 (2019)）。最近，團隊在準二維系統(tǒng)連接性、讀取效率、操控串?dāng)_及精度等問題上反復(fù)實驗和摸索，成功地將芯片結(jié)構(gòu)從一維擴展到準二維，制備出包含24個比特的高性能超導(dǎo)量子處理器，首次在固態(tài)量子計算系統(tǒng)中，實現(xiàn)了超過20比特的高精度量子相干調(diào)控。 vi}16V84l
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