62比特超導(dǎo)量子計算原型機“祖沖之號”，實現(xiàn)可編程的二維量子行走 | 中科大研發(fā)
將是量子搜索算法、通用量子計算重要發(fā)展方向
月石一 發(fā)自 凹非寺
量子位 報道 | 公眾號 QbitAI
中國科大中科院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院的研究團隊，成功研制了62比特可編程超導(dǎo)量子計算原型機“祖沖之號”，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了可編程的二維量子行走。
研究成果已經(jīng)在國際學(xué)術(shù)期刊《Science》上發(fā)表。
該團隊由潘建偉、朱曉波、彭承志等組成，他們致力于超導(dǎo)量子計算研究，以實現(xiàn)同步增加所集成的量子比特數(shù)目、提升超導(dǎo)量子比特性能，從而能在特定問題處理速度上指數(shù)加速。
2019年初，在一維鏈結(jié)構(gòu)超導(dǎo)量子比特糾纏方面實現(xiàn)突破，以保真度達到70%的12個量子比特糾纏“簇態(tài)”的制備，打破了之前的紀錄。
并且，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，奠定了未來利用及多體物理現(xiàn)象的模擬研究的基礎(chǔ)。
此后，團隊將芯片結(jié)構(gòu)擴展到準二維，制備出包含24個比特的高性能超導(dǎo)量子處理器，并首次在固態(tài)量子計算系統(tǒng)中，實現(xiàn)了超過20比特的高精度量子相干調(diào)控。
在此次研究中，對于單粒子及雙粒子激發(fā)情形下的量子行走現(xiàn)象，團隊在二維結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)量子比特芯片上進行了觀察，同時，研究了二維平面上量子信息傳播速度。
并且，通過調(diào)制量子比特連接的拓撲結(jié)構(gòu)，研究團隊構(gòu)建了馬赫-曾德爾干涉儀，實現(xiàn)了可編程的雙粒子量子行走。
△二維超導(dǎo)量子比特芯片示意圖, 每個橘色十字代表一個量子比特
這一成果，為在超導(dǎo)量子系統(tǒng)上實現(xiàn)量子優(yōu)越性展示，以及進行具有重大實用價值的量子計算研究，奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
此外，基于“祖沖之號”原型機的二維可編程量子行走，在量子搜索算法、通用量子計算等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用，這將是未來重要的發(fā)展方向。
論文地址：
https://science.sciencemag.org/content/early/2021/05/05/science.abg7812
參考鏈接：
http://quantum.ustc.edu.cn/web/index.php/node/964
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