中国科学家的新成果奠定光晶格量子计算基础

发布时间：2023-12-21 10:02:17 所属栏目：业界来源：DaWei

导读： 以中国科技大学潘建伟教授、安徽大学教授苑震生以及清华大学的马雄峰和复旦大学的周游为首的团队协作。该研究小组利用被禁锢的光介子来冷却高能量的原子的原子核，从而实现量子计算的

以中国科技大学潘建伟教授、安徽大学教授苑震生以及清华大学的马雄峰和复旦大学的周游为首的团队协作。该研究小组利用被禁锢的光介子来冷却高能量的原子的原子核，从而实现量子计算的新进展，通过制备二维原子阵列、产生原子比特纠缠对、连接纠缠对的分步扩展方式制备了多原子纠缠态，并通过显微学技术调控和观测了其纠缠性质，向制备和测控大规模中性原子纠缠态迈出重要一步。这项研究成果近日发表在国际权威学术期刊《物理评论快报》上，美国物理学会“Physics”以《光晶格量子计算机的里程碑》为题作了报道。

　　在量子计算中扮演关键角色的量子纠缠现象涉及到两个或多个粒子的相互依存性；随着更多粒子被加入到纠缠组态之中，该过程会呈现出爆炸性的爆发式增长。因而，大规模纠缠态的制备、测量和相干操控是该研究领域的核心问题。在实现量子比特的众多物理体系中，光晶格中的超冷原子比特具备良好的相干性、可扩展性和高精度的量子操控性，成为实现量子信息处理的理想物理体系之一。自2010年开始，中国科大研究团队系统地研究了光晶格中原子的多体相变、原子相互作用、熵分布动力学等，并于2020年实现纠缠保真度为99.3%的1000多对原子纠缠态。这一系列研究工作推动了原子纠缠对保真度的提升和原子并行操控能力的增强，为连接扩展成更大的多原子纠缠态、进而开展量子计算研究打下基础。但是，在之前的工作中，由于技术上对单原子比特操控能力仍然不足、光晶格相位漂移较大、缺乏多原子纠缠判定的有效方法，进一步连接纠缠对和测控多原子纠缠态遇到了瓶颈问题。

　　为了解决上述问题，潘建伟、苑震生团队研发了一种新型的等臂交叉束干涉、自旋依赖超晶格系统，并集成了自主研发的单格点分辨、宽波段消色差的量子气体显微镜和多套用于光斑形状编辑的数字微镜，兼具多原子全局并行和局域单格点测控的能力，且实现了晶格相位长期稳定。在此基础上，该团队取得了填充率为99.2%的原子二维阵列的制备及原位观测，选择其中49对原子制备了纠缠贝尔态,平均保真度为95.6%，寿命为2.2秒；进一步，他们使用纠缠门将相邻纠缠对连接起来，制备了10原子一维纠缠链和8原子二维纠缠块，首次突破了光晶格中原子纠缠对连接和多原子纠缠判定的瓶颈，为开展更大规模的光晶格量子计算和模拟打下基础。在这项研究中，科学家利用一种名为“超分辨”的技术，将光晶格的两个纠缠链进行了比较，发现它们之间存在明显差异。

（编辑：好传媒门户网）

【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容!