62比特超导量子计算原型机“祖冲之号”,实现可编程的二维量子行走 | 中科大研发

将是量子搜索算法、通用量子计算重要发展方向

月石一 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI

中国科大中科院量子信息与量子科技创新研究院的研究团队,成功研制了62比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之号”,并在此基础上实现了可编程的二维量子行走。

研究成果已经在国际学术期刊《Science》上发表。

62比特超导量子计算原型机“祖冲之号”| 中科大研发

该团队由潘建伟、朱晓波、彭承志等组成,他们致力于超导量子计算研究,以实现同步增加所集成的量子比特数目、提升超导量子比特性能,从而能在特定问题处理速度上指数加速。

2019年初,在一维链结构超导量子比特纠缠方面实现突破,以保真度达到70%的12个量子比特纠缠“簇态”的制备,打破了之前的纪录。

并且,开创性地将超导量子比特应用到量子行走的研究中,奠定了未来利用及多体物理现象的模拟研究的基础。

此后,团队将芯片结构扩展到准二维,制备出包含24个比特的高性能超导量子处理器,并首次在固态量子计算系统中,实现了超过20比特的高精度量子相干调控。

在此次研究中,对于单粒子及双粒子激发情形下的量子行走现象,团队在二维结构的超导量子比特芯片上进行了观察,同时,研究了二维平面上量子信息传播速度

并且,通过调制量子比特连接的拓扑结构,研究团队构建了马赫-曾德尔干涉仪,实现了可编程的双粒子量子行走

62比特超导量子计算原型机“祖冲之号”| 中科大研发

△二维超导量子比特芯片示意图, 每个橘色十字代表一个量子比特

这一成果,为在超导量子系统上实现量子优越性展示,以及进行具有重大实用价值的量子计算研究,奠定了技术基础。

此外,基于“祖冲之号”原型机的二维可编程量子行走,在量子搜索算法、通用量子计算等领域具有潜在应用,这将是未来重要的发展方向。

论文地址:
https://science.sciencemag.org/content/early/2021/05/05/science.abg7812
参考链接:
http://quantum.ustc.edu.cn/web/index.php/node/964

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