中国学者实现20个超导量子比特纠缠,意味着啥 刷新世界纪录,离量子计算机又进一步

新华社杭州8月9日电由浙江大学、中科院物理所、中科院自动化所、北京计算科学研究中心等机构组成的联合团队开发出一款具有20个超导量子比特的量子芯片,并成功实现全局纠缠,刷新了固态量子器件中生成纠缠态的量子比特数目的世界纪录。这一量子计算新进展于8月9日发表于《科学》杂志。

记者在浙江大学借助显微镜看见,超导量子比特芯片的大小约为1平方厘米,20个量子比特均匀分布于中心谐振腔的周边,犹如由中心枢纽贯通的各个支路。

据了解,这是浙江大学超导量子计算和量子模拟团队的实验室迭代的第四代电路设计方案,目标是让任意两个量子比特之间都能进行直接“沟通”,实现全局纠缠。全局纠缠,是让所有量子比特协同起来参与工作,量子操纵是量子计算的技术制高点,而实现全局纠缠是检验操纵是否成功的标志。

研究人员表示,计算机使用“0”和“1”进行信息存储与处理。在经典计算机里,一个比特就如一个普通开关,或0或1。量子计算机由于量子纠缠与叠加特性,一个量子比特可以同时代表0和1。“想象一枚摆在桌上静止的硬币,你只能看到它的正面或背面；当你把它快速旋转起来,你看到的既是正面,又是背面。于是,一台量子计算机就像许多硬币同时翩翩起舞。”研究人员说。

在实验室控制条件下,研究人员在短短187纳秒内(人眨一下眼所需时间的百万分之一),捕捉到了20个人造原子从“起跑”时的相干态,历经多次变身,最终形成同时存在两种相反状态的纠缠态。操控这些量子比特生成全局纠缠态,标志着团队能够真正调动起这些量子比特。

量子比特数是衡量量子计算机性能的重要指标之一。有研究认为,一旦量子比特数达到50以上,就能在处理某些特定问题时展现超越超级计算机的运算能力。“我们的芯片拥有一个显著特点,那就是所有比特之间都能够进行相互连接,这能够提升量子芯片的运行效率,也是我们能够率先实现20比特纠缠的重要原因之一。”研究人员介绍道。

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