中國學(xué)者開創(chuàng)性實(shí)現(xiàn)量子隨機(jī)行走
2019-05-07 16:04:59
來源：光明日報(bào)
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中國科大又一項(xiàng)成果登上《科學(xué)》雜志。5月5日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)發(fā)布重要成果，該校潘建偉院士團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國科學(xué)院物理研究所范桁等理論小組，開創(chuàng)性地將超導(dǎo)量子比特應(yīng)用到量子行走的研究中。該成果5月2日在線發(fā)表在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上，為未來利用量子隨機(jī)行走進(jìn)行多體物理現(xiàn)象的模擬以及通用量子計(jì)算的研究打下了基礎(chǔ)。
從人類基因圖譜的繪制，到宇宙天體的演化，急需量子計(jì)算技術(shù)的進(jìn)步。而發(fā)展量子計(jì)算技術(shù)，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(guān)關(guān)系進(jìn)行推演。
隨機(jī)行走指行走者在特定路線或區(qū)域無規(guī)律移動(dòng)，如擴(kuò)散等物理現(xiàn)象，發(fā)生在經(jīng)典物理體系中的稱為經(jīng)典隨機(jī)行走。量子行走是經(jīng)典隨機(jī)行走在量子力學(xué)中的拓展，區(qū)別于經(jīng)典隨機(jī)行走，由于量子具有疊加態(tài)的特性，粒子在格點(diǎn)中行走的特性需要用量子力學(xué)的波函數(shù)統(tǒng)計(jì)規(guī)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(jì)算。
超導(dǎo)量子計(jì)算是量子計(jì)算最有前景的方案之一，作為固態(tài)量子計(jì)算方案，其內(nèi)在優(yōu)勢在于工藝本身具有良好的可擴(kuò)展性。然而，在不斷集成更多量子比特的同時(shí)，如何保證所有量子比特的質(zhì)量是目前最大的挑戰(zhàn)。
潘建偉團(tuán)隊(duì)不久前成功實(shí)現(xiàn)12個(gè)量子比特的多體真糾纏態(tài)“簇態(tài)”制備，刷新了超導(dǎo)量子比特糾纏的世界紀(jì)錄。尤其重要的是，中國科大團(tuán)隊(duì)方案比之前的方案有更好的可擴(kuò)展性。這一紀(jì)錄也是目前固態(tài)量子系統(tǒng)內(nèi)最大的多體真糾纏比特?cái)?shù)目，標(biāo)志著中國科大自主研制的超導(dǎo)量子計(jì)算系統(tǒng)的整體性能已達(dá)到國際最先進(jìn)的水平，為下一步實(shí)現(xiàn)大規(guī)模隨機(jī)線路采樣等“量子霸權(quán)”問題和可擴(kuò)展單向量子計(jì)算奠定基礎(chǔ)。（記者常河）
從人類基因圖譜的繪制，到宇宙天體的演化，急需量子計(jì)算技術(shù)的進(jìn)步。而發(fā)展量子計(jì)算技術(shù)，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(guān)關(guān)系進(jìn)行推演。
隨機(jī)行走指行走者在特定路線或區(qū)域無規(guī)律移動(dòng)，如擴(kuò)散等物理現(xiàn)象，發(fā)生在經(jīng)典物理體系中的稱為經(jīng)典隨機(jī)行走。量子行走是經(jīng)典隨機(jī)行走在量子力學(xué)中的拓展，區(qū)別于經(jīng)典隨機(jī)行走，由于量子具有疊加態(tài)的特性，粒子在格點(diǎn)中行走的特性需要用量子力學(xué)的波函數(shù)統(tǒng)計(jì)規(guī)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(jì)算。
超導(dǎo)量子計(jì)算是量子計(jì)算最有前景的方案之一，作為固態(tài)量子計(jì)算方案，其內(nèi)在優(yōu)勢在于工藝本身具有良好的可擴(kuò)展性。然而，在不斷集成更多量子比特的同時(shí)，如何保證所有量子比特的質(zhì)量是目前最大的挑戰(zhàn)。
潘建偉團(tuán)隊(duì)不久前成功實(shí)現(xiàn)12個(gè)量子比特的多體真糾纏態(tài)“簇態(tài)”制備，刷新了超導(dǎo)量子比特糾纏的世界紀(jì)錄。尤其重要的是，中國科大團(tuán)隊(duì)方案比之前的方案有更好的可擴(kuò)展性。這一紀(jì)錄也是目前固態(tài)量子系統(tǒng)內(nèi)最大的多體真糾纏比特?cái)?shù)目，標(biāo)志著中國科大自主研制的超導(dǎo)量子計(jì)算系統(tǒng)的整體性能已達(dá)到國際最先進(jìn)的水平，為下一步實(shí)現(xiàn)大規(guī)模隨機(jī)線路采樣等“量子霸權(quán)”問題和可擴(kuò)展單向量子計(jì)算奠定基礎(chǔ)。（記者常河）
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