◎ 科技日报记者 卢成宽
精确控制量子比特数量的新记录诞生了。 近日，中国科学技术大学等单位的研究人员成功实现了51个超导量子比特簇态的制备和验证，刷新了所有量子系统中真正纠缠比特数量的世界纪录，并首次实现了超导量子比特簇态的制备和验证。演示了基于测量的可变量子算法。 相关研究成果于7月12日在线发表在《自然》杂志上。
超导量子计算被普遍认为是最有可能首先实现实用化量子计算的解决方案之一，因此备受关注。 量子比特作为量子计算的基本单位，与传统的要么是“0”要么是“1”的比特不同。 它可以“同时”处于“0”和“1”的叠加态，也就是所谓的“量子相干叠加态”。 当人们将量子叠加扩展到多量子比特系统时，自然就引出了量子纠缠的概念。 一旦多个量子位实现相干叠加，所表示的状态空间将随着量子位数量的增加呈指数增长。 这被认为是量子计算加速效应的根源。
多年来生活网资讯，大规模多量子比特纠缠的实现一直是各国科学家追求的目标。 中国科学家在超导量子比特多体纠缠制备方面取得了一系列重要成果。 2017年以来，他们陆续完成了10位、12位、18位真纠缠态的制备，不断刷新超导量子计算领域的纠缠。 记录的位数。
“然而，更大规模的真纠缠态的制备需要高连通性的量子系统、高保真度的多位量子门以及高效准确的量子态保真度表征方法。” 中国科学院院士潘建伟说。 对于性能、操控能力和验证手段的这些要求，真纠缠比特的规模还未能突破24个量子比特。
量子真纠缠态比特数的发展历史。中国科学技术大学供图
在前期建成的“祖冲之二号”超导量子计算样机的基础上，研究团队进一步将并行多位量子门的保真度提升至99.05%，读取精度提升至95.09%。 所提出的大规模量子态保真度验证与判定方案成功实现了51位簇态的准备与验证。 在此基础上，研究团队结合基于测量的变分量子本征求解器求解小尺度扰动平面码的本征能量，首次实现了基于测量的变分量子算法。 为量子计算方案的实用化奠定了基础。
潘建伟表示，这项研究极大地打破了量子系统中真纠缠比特数的记录，从原来的24个增加到了51个，充分展现了超导量子计算系统优异的可扩展性，对于很多研究都非常重要。体量子纠缠以及大规模Scale量子算法和基于测量的量子计算的实现具有重要意义。
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