每日經濟新聞 2023-07-13 08:30:52
每經編輯 杜宇
據中國科學技術大學官方微信號7月12日消息，中國科學技術大學中國科學院量子信息與量子科技創新研究院潘建偉、朱曉波、彭承志等組成的研究團隊與北京大學袁驍合作，成功實現了51個超導量子比特簇態制備和驗證，刷新了所有量子系統中真糾纏比特數目的世界紀錄，并首次實現了基于測量的變分量子算法的演示。
該工作將各個量子系統中真糾纏比特數目的紀錄由原先的24個大幅突破至51個，充分展示了超導量子計算體系優異的可擴展性，對于多體量子糾纏研究、大規模量子算法實現以及基于測量的量子計算具有重要意義。相關研究成果于7月12日在線發表在國際學術期刊《自然》雜志上。
潘建偉院士介紹說，量子糾纏是量子力學中最神秘也是最基礎的性質之一，同時也是量子信息處理的核心資源，是量子計算加速效應的根本來源之一。多年以來，實現大規模的多量子比特糾纏一直是各國科學家奮力追求的目標。自1998年人們首次利用核磁共振系統實現3比特GHZ態的制備開始，真多體糾纏態的制備成為包括光子、離子阱、NV色心、中性原子及超導量子比特等各種物理系統規?；瘮U展的重要表征手段。
潘建偉院士與中國科大科研團隊代表在實驗室交流研討。中國科大 供圖
超導量子比特具有規模化拓展的優勢，在近年來發展迅速。我國科學家在超導量子比特多體糾纏制備方面取得了一系列重要成果，自2017年起先后完成了10比特、12比特、18比特的真糾纏態制備，不斷刷新超導量子計算領域的糾纏比特數目紀錄。
圖 1 量子真糾纏態比特數目的發展歷史。 （圖片來源：中國科學技術大學官方微信號）
研究團隊在前期構建的“祖沖之二號”超導量子計算原型機的基礎上，進一步將并行多比特量子門的保真度提高到99.05%、讀取精度提高到95.09%，并結合研究團隊所提出的大規模量子態保真度驗證判定方案，成功實現了51比特簇態制備和驗證。最終51比特一維簇態保真度達到0.637±0.030，超過0.5糾纏判定閾值13個標準差。這一結果將各個量子系統中真糾纏比特數目的紀錄由原先的24個大幅突破至51個，充分展示了超導量子計算體系優異的可擴展性。在此基礎上，研究團隊通過結合基于測量的變分量子本征求解器，開展了對于小規模的擾動平面碼的本征能量的求解，首次實現了基于測量的變分量子算法，為基于測量的量子計算方案走向實用奠定了基礎。
圖2 利用“祖沖之二號”完成的51比特一維簇態制備的線路及量子態保真度結果。（圖片來源：中國科學技術大學官方微信號）
據中國新聞網，潘建偉表示，10年來，中國科大團隊在量子科技領域潛心研究、刻苦攻關，率先取得一系列具有國際影響力的重大原創成果。該團隊未來將持續聚焦量子通信、量子計算、量子精密測量等世界科技前沿，在重大科學問題研究和關鍵核心技術攻關中不斷取得新突破，努力搶占科技制高點，為實現高水平科技自立自強貢獻力量。
潘建偉透露，在具體目標上，中國科大團隊將基于前期取得的量子計算優越性，近中期實現量子模擬應用，遠期研制出通用量子計算機。
每日經濟新聞綜合中國科學技術大學官方微信號、中國新聞網
封面圖片來源：中國科學技術大學官方微信號
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