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量子糾纏是量子計(jì)算加速效應(yīng)的根本來(lái)源之一，糾纏比特?cái)?shù)目的增多可使量子計(jì)算能力呈指數(shù)增長(zhǎng)。我國(guó)科學(xué)家日前成功實(shí)現(xiàn)了51個(gè)超導(dǎo)量子比特簇態(tài)制備和驗(yàn)證，刷新了所有量子系統(tǒng)中真糾纏比特?cái)?shù)目的世界紀(jì)錄。

記者從中國(guó)科學(xué)院獲悉，該研究由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士、朱曉波、彭承志團(tuán)隊(duì)和北京大學(xué)袁驍?shù)瓤蒲腥藛T合作完成，相關(guān)成果7月12日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》在線(xiàn)發(fā)表。

量子真糾纏態(tài)比特?cái)?shù)目的發(fā)展歷史。（研究團(tuán)隊(duì)供圖）

“量子糾纏是量子力學(xué)中最神秘也是最基礎(chǔ)的性質(zhì)之一，同時(shí)也是量子信息處理的核心資源。長(zhǎng)期以來(lái)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的多量子比特糾纏是各國(guó)科學(xué)家?jiàn)^力追求的目標(biāo)?！迸私▊ソ榻B，其中，超導(dǎo)量子比特具有規(guī)模化拓展的優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)發(fā)展迅速，我國(guó)科學(xué)家在超導(dǎo)量子比特多體糾纏制備方面取得了一系列重要成果。

據(jù)介紹，大規(guī)模的真糾纏態(tài)制備要求高連通性的量子系統(tǒng)、高保真的多比特量子門(mén)以及高效準(zhǔn)確的量子態(tài)保真度表征手段，由于難以實(shí)現(xiàn)對(duì)量子系統(tǒng)性能、操控能力以及驗(yàn)證手段的這些要求，此前真糾纏比特的規(guī)模未能突破24個(gè)量子比特。

利用“祖沖之二號(hào)”完成的51比特一維簇態(tài)制備的線(xiàn)路及量子態(tài)保真度結(jié)果。（研究團(tuán)隊(duì)供圖）

此項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)在前期構(gòu)建的“祖沖之二號(hào)”超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將并行多比特量子門(mén)的保真度提高到99.05%，讀取精度提高到95.09%，并結(jié)合研究團(tuán)隊(duì)所提出的大規(guī)模量子態(tài)保真度驗(yàn)證判定方案，成功實(shí)現(xiàn)了51比特簇態(tài)制備和驗(yàn)證。

“這項(xiàng)工作將量子系統(tǒng)中真糾纏比特?cái)?shù)目的紀(jì)錄由原先的24個(gè)大幅刷新至51個(gè)，充分展示了超導(dǎo)量子計(jì)算體系優(yōu)異的可擴(kuò)展性。”潘建偉說(shuō)，在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)了基于測(cè)量的變分量子算法，為基于測(cè)量的量子計(jì)算方案走向?qū)嵱玫於嘶A(chǔ)。