中国科大在量子随机行走 实验研究中“踏出”重要一步 为通用量子计算研究打下基础

晨报讯 5月5日，江淮晨报记者从中国科大获悉，该校潘建伟、朱晓波和彭承志等组成的超导量子实验团队，联合中国科学院物理研究所范桁等理论小组，开创性地将超导量子比特应用到量子行走的研究中。该工作将对未来多体物理现象的模拟以及利用量子行走进行通用量子计算的研究产生重要影响。

在复杂量子多体系统的模拟中，每多涉及一个粒子，在经典计算中的计算量往往会成倍增加，即所谓随粒子数目增加而指数增加。所以微观到人类基因图谱的绘制，宏观的宇宙天体的演化，都急需量子计算技术的迅速发展，首先需要量子计算系统中有足够多的纠缠量子比特，接着需要对这些纠缠量子比特之间的相关关系进行推演。

超导量子计算是量子计算最有前景的方案之一，作为固态量子计算方案，其内在的优势在于工艺本身便具有良好的可扩展性。然而，在不断集成更多的量子比特的同时，如何保证所有量子比特的质量是目前最大的挑战。

此前，中国科大潘建伟教授及其同事朱晓波、陆朝阳、彭承志成功实现了12个量子比特的多体真纠缠态“簇态”的制备，刷新了超导量子比特纠缠的世界纪录。尤其重要的是，中国科大团队方案比之前的方案有更好的可扩展性。这一纪录也是目前固态量子系统内最大的多体真纠缠比特数目，标志着中国科大自主研制的超导量子计算系统的整体性能已达到了国际最先进水平，为下一步实现大规模随机线路采样等“量子霸权”问题和可扩展单向量子计算奠定了基础。

基于这一拥有足够多量子纠缠的高质量量子计算系统，中国科大潘建伟、朱晓波和彭承志等组成的超导量子实验团队，联合中国科学院物理研究所范桁等理论小组，在世界上首次尝试在固态量子计算系统中实验演示了强关联纠缠体系的量子行走。该工作为未来利用量子随机行走进行多体物理现象的模拟以及通用量子计算的研究打下了基础。相关研究成果5月2日在线发表在国际权威学术期刊《科学》上。晨报记者 刘畅司晨

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