我國(guó)科學(xué)家研制出24個(gè)比特的高性能超導(dǎo)量子處理器

量子比特的數(shù)量和操縱精度，是當(dāng)前國(guó)際量子計(jì)算科研的兩大核心難題。近期，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士團(tuán)隊(duì)與中科院物理研究所范桁研究員團(tuán)隊(duì)合作，研制出包含24個(gè)比特的高性能超導(dǎo)量子處理器，并首次在固態(tài)量子計(jì)算系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了超過(guò)20比特的高精度量子相干調(diào)控，在研制量子計(jì)算機(jī)的道路上邁出重要一步。國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》日前發(fā)表了該研究成果。

上世紀(jì)80年代，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德·費(fèi)曼等人提出構(gòu)想，基于兩個(gè)奇特的量子特性——量子疊加和量子糾纏構(gòu)建“量子計(jì)算”。隨著可操縱的量子比特?cái)?shù)量增加，量子計(jì)算的運(yùn)算能力將指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)超傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)的性能。

當(dāng)前，國(guó)際學(xué)界在多條技術(shù)路線上研究量子計(jì)算，超導(dǎo)量子計(jì)算被認(rèn)為是其中最有可能實(shí)現(xiàn)實(shí)用化的方案之一。近年來(lái)，中科大潘建偉、朱曉波、彭承志等學(xué)者在超導(dǎo)量子計(jì)算研究方面取得了一系列重要進(jìn)展。其中今年以來(lái)，打破了之前創(chuàng)造的10個(gè)超導(dǎo)量子比特糾纏的紀(jì)錄，并開(kāi)創(chuàng)性實(shí)現(xiàn)了“量子隨機(jī)行走”。

近期，潘建偉團(tuán)隊(duì)與中科院物理所范桁團(tuán)隊(duì)合作，他們?cè)谙到y(tǒng)連接性、讀取效率、操控串?dāng)_及精度等問(wèn)題上反復(fù)實(shí)驗(yàn)探索，成功地將芯片結(jié)構(gòu)從一維擴(kuò)展到準(zhǔn)二維，研制出包含24個(gè)比特的高性能超導(dǎo)量子處理器。并首次在固態(tài)量子計(jì)算系統(tǒng)中，完成對(duì)“玻色—哈伯德”梯子模型多體量子系統(tǒng)的模擬，實(shí)現(xiàn)了超過(guò)20比特的高精度量子相干調(diào)控。

據(jù)了解，他們的研究顯示了超導(dǎo)量子芯片作為量子模擬平臺(tái)的強(qiáng)大應(yīng)用潛力，為利用多量子比特系統(tǒng)研究多體物理系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)，在實(shí)現(xiàn)實(shí)用化量子計(jì)算機(jī)的研究道路上邁出重要一步。