量子計算新進展:中國學者實現20個超導量子比特糾纏

2019年08月10日 12:49:08 來源: 新華社
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    新華社杭州8月9日電(記者 朱涵)由浙江大學、中科院物理所、中科院自動化所、北京計算科學研究中心等機構組成的聯合團隊開發出一款具有20個超導量子比特的量子晶片,並成功實現全局糾纏,刷新了固態量子器件中生成糾纏態的量子比特數目的世界紀錄。這一量子計算新進展于8月9日發表于《科學》雜誌。

    記者在浙江大學借助顯微鏡看見,超導量子比特晶片的大小約為1平方釐米,20個量子比特均勻分佈于中心諧振腔的周邊,猶如由中心樞紐貫通的各個支路。

    據了解,這是浙江大學超導量子計算和量子模擬團隊的實驗室迭代的第四代電路設計方案,目標是讓任意兩個量子比特之間都能進行直接“溝通”,實現全局糾纏。全局糾纏,是讓所有量子比特協同起來參與工作,量子操縱是量子計算的技術制高點,而實現全局糾纏是檢驗操縱是否成功的標誌。

    研究人員表示,電腦使用“0”和“1”進行信息存儲與處理。在經典電腦裏,一個比特就如一個普通開關,或0或1。量子電腦由於量子糾纏與疊加特性,一個量子比特可以同時代表0和1。“想像一枚擺在桌上靜止的硬幣,你只能看到它的正面或背面;當你把它快速旋轉起來,你看到的既是正面,又是背面。於是,一台量子電腦就像許多硬幣同時翩翩起舞。”研究人員説。

    在實驗室控制條件下,研究人員在短短187納秒內(人眨一下眼所需時間的百萬分之一),捕捉到了20個人造原子從“起跑”時的相干態,歷經多次變身,最終形成同時存在兩種相反狀態的糾纏態。操控這些量子比特生成全局糾纏態,標誌著團隊能夠真正調動起這些量子比特。

    量子比特數是衡量量子電腦性能的重要指標之一。有研究認為,一旦量子比特數達到50以上,就能在處理某些特定問題時展現超越超級電腦的運算能力。“我們的晶片擁有一個顯著特點,那就是所有比特之間都能夠進行相互連接,這能夠提升量子晶片的運作效率,也是我們能夠率先實現20比特糾纏的重要原因之一。” 研究人員介紹道。

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