中国在超冷原子量子计算与量子模拟领域取得重要进展

中国在超冷原子量子计算与量子模拟领域取得重要进展
本网记者今天从中国科学技能大学得悉,该校潘建伟、苑震生等在超冷原子量子核算和模仿研讨中取得重要发展。他们在理论上提出并试验完成原子深度冷却新机制的根底上,在光晶格中初次完成了1250对原子高保真度羁绊态的同步制备,为根据超冷原子光晶格的规模化量子核算与模仿奠定了根底。据介绍,根据量子力学的基本原理,量子核算和模仿被认为是后摩尔年代推进高速信息处理的颠覆性技能,有望处理比如高温超导机制模仿、暗码破解等严重科学和技能问题。量子羁绊是量子核算的中心资源,量子核算的才能将随羁绊比特数目的增加呈指数增加。因而,大规模羁绊态的制备、丈量和相干控制是该研讨范畴的中心问题。完成大规模羁绊态的一般途径是,先同步制备许多羁绊粒子对,然后经过量子逻辑门操作将其衔接构成多粒子羁绊。因而,高质量羁绊粒子对的同步制备是完成大规模羁绊态的首要条件。十几年来,已有许多试验在光子、软禁离子、中性原子等体系中演示了控制多个量子比特进行信息处理的可行性。可是,以往的工作中,受限于羁绊对的质量和量子逻辑门的控制精度,现在人们所能制备的最大羁绊态间隔实用化的量子核算和模仿所需的羁绊比特数和保真度还有很大距离。在完成量子比特的很多物理体系中,光晶格超冷原子比特和超导比特具有杰出的可升扩展性和高精度的量子控制性,是最有或许首先完成规模化量子羁绊的体系。自2010年开端,中科大研讨团队与德国海德堡大学协作,对根据超冷原子光晶格的可拓宽量子信息处理打开联合攻关。在前期的研讨中,该团队运用Rb-87超冷原子制备了600多对保真度为79%的超冷原子羁绊态;并运用该体系调控特别的环交流相互作用发生四体羁绊态,模仿了拓扑量子核算中的任意子激起模型。以上的试验中,因为晶格中原子的温度偏高,使得晶格中原子填充缺点大于10%,这关于羁绊原子对衔接构成更大的多原子羁绊态和提高羁绊保真度有很大的影响。在此次研讨中,该团队初次提出了运用交织式晶格结构将处在绝缘态的冷原子浸泡到超流态中的新制冷机制,经过绝缘态和超流态之间高效率的原子和熵的交流,使体系中的热量主要以超流态低能激起的方式存储,再用准确的调控手法将超流态移除,然后取得低熵的完美填充晶格。该试验完成了这一制冷进程,制冷后使体系的熵降低了65倍,达到了创纪录的低熵,使得晶格中原子填充率大幅提高到99.9%以上。在此根底上,该团队开发了两原子比特高速羁绊门,取得了羁绊保真度为99.3%的1250对羁绊原子。北京时间6月19日,世界闻名学术期刊《科学》杂志以First Release方式在线发布了该研讨成果。

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