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1250对!我科学家实现大规模量子纠缠对的同步制备

来源:互联网点击: 发布时间:2020-06-28 03:34

记者从中科院获悉:中国科学技术大学潘建伟、苑震生等,在光晶格中首次实现了1250对超冷原子高保真度纠缠态的同步制备,将实验中所能操控的量子比特的纠缠数目大大提高,为规模化量子计算与模拟奠定了基础。北京时间6月19日,国际著名学术期刊《科学》杂志在线发布了该研究成果。

量子是构成物质的最基本单元,不可分割。所有人们所熟知的分子、原子、电子、光子等微观粒子,都是量子的一种表现形态。大数据时代,人类对计算能力的需求与日俱增,然而目前人类拥有的计算能力还相当有限。而通过超大规模处理器集成的超级计算机由于能耗惊人,也面临着发展模式不可持续的难题。基于量子力学的基本原理,量子计算和模拟被认为是后摩尔时代推动高速信息处理的颠覆性技术,有望解决诸如密码破解等重大科学和技术问题。

量子纠缠是量子计算的基础,量子计算的能力随着实验可操纵的量子比特的纠缠数目的增长呈指数增长。因而,大规模量子比特纠缠态的制备、测量和相干操控是量子计算研究领域的核心问题。然而,十几年来,已有很多实验在光子、囚禁离子、中性原子等系统中演示了操控多个量子比特进行信息处理的可行性。但是,以往的工作中,受限于量子比特纠缠对的品质等因素,目前人们所能制备的最大量子比特纠缠态距离实用化的量子计算和模拟所需的纠缠比特数和保真度还有很大差距。

在实现量子比特的众多物理体系中,囚禁在光晶格中的超冷原子(当原子被置于足够低的温度时,原子的量子力学性质会发生改变)因为具备良好的可升扩展性和高精度的量子操控性,是最有可能率先实现规模化量子比特纠缠的系统。在这项研究中,研究团队获得了纠缠保真度为99.3%的1250对纠缠原子。

在该研究工作的基础上,研究团队将通过连接多对纠缠原子的方法,制备几十到上百个原子比特的纠缠态,用以开展单向量子计算和复杂强关联多体系统量子模拟研究,极大推动量子计算和模拟领域的发展。

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