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中國科大開創性實現量子隨機行走
2019-05-07 光明日報

  原標題:我學者開創性實現量子隨機行走

  中國科大又一項成果登上《科學》雜志。5月5日,中國科學技術大學發布重要成果,該校潘建偉院士團隊聯合中國科學院物理研究所范桁等理論小組,開創性地將超導量子比特應用到量子行走的研究中。該成果5月2日在線發表在國際權威學術期刊《科學》上,為未來利用量子隨機行走進行多體物理現象的模擬以及通用量子計算的研究打下了基礎。

  從人類基因圖譜的繪制,到宇宙天體的演化,急需量子計算技術的進步。而發展量子計算技術,首先需要有足夠多的糾纏量子比特,并對這些糾纏量子比特之間的相關關系進行推演。

  隨機行走指行走者在特定路線或區域無規律移動,如擴散等物理現象,發生在經典物理體系中的稱為經典隨機行走。量子行走是經典隨機行走在量子力學中的拓展,區別于經典隨機行走,由于量子具有疊加態的特性,粒子在格點中行走的特性需要用量子力學的波函數統計規律來詮釋。量子行走本身可以模擬多體物理體系的量子行為,理論上最終可用于通用量子計算。

  超導量子計算是量子計算最有前景的方案之一,作為固態量子計算方案,其內在優勢在于工藝本身具有良好的可擴展性。然而,在不斷集成更多量子比特的同時,如何保證所有量子比特的質量是目前最大的挑戰。

  潘建偉團隊不久前成功實現12個量子比特的多體真糾纏態“簇態”制備,刷新了超導量子比特糾纏的世界紀錄。尤其重要的是,中國科大團隊方案比之前的方案有更好的可擴展性。這一紀錄也是目前固態量子系統內最大的多體真糾纏比特數目,標志著中國科大自主研制的超導量子計算系統的整體性能已達到國際最先進的水平,為下一步實現大規模隨機線路采樣等“量子霸權”問題和可擴展單向量子計算奠定基礎。

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