中科大潘建伟团队刷新量子多体纠缠态纪录
記者從從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉,潘建偉院士團隊最近制備出 12 個超導(dǎo)比特的量子多體糾纏態(tài),一舉刷新了該領(lǐng)域的世界紀(jì)錄,為下一步實現(xiàn)大規(guī)模隨機線路采樣和可擴展單向量子計算奠定了基礎(chǔ)。同時,實驗團隊還實現(xiàn)了綜合性能最優(yōu)的量子點確定性糾纏光源。這兩項成果發(fā)表在最新一期著名學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》上。
大規(guī)模量子計算技術(shù)的主要挑戰(zhàn),是如何可擴展和高精度地實現(xiàn)量子態(tài)的制備與操控。多比特量子糾纏作為量子計算技術(shù)的核心指標(biāo),一直是國際各研究團隊競相角逐的焦點。
2018 年初,Google 和 IBM 分別發(fā)布了 72 量子比特和 50 量子比特的量子芯片,但至今仍未能完整展示量子比特性能和相應(yīng)的實驗結(jié)果,主要是規(guī)模擴展后量子比特間的串?dāng)_給實驗帶來巨大挑戰(zhàn)。
潘建偉團隊通過設(shè)計和加工高品質(zhì)的 12 比特一維鏈超導(dǎo)比特芯片,并且采用并行邏輯門操作方式避免比特間的串?dāng)_,利用熱循環(huán)操作去除不需要的二能級系統(tǒng)對于比特性能的影響,首次制備并驗證了 12 個超導(dǎo)比特的真糾纏,保真度達(dá)到 70%,這是目前固態(tài)量子系統(tǒng)中規(guī)模最大的多體糾纏態(tài)。
雙光子糾纏是可擴展光量子信息處理的核心資源。潘建偉團隊與國家納米中心戴慶研究員合作,利用自組裝半導(dǎo)體銦鎵砷量子點,實現(xiàn)目前綜合性能最優(yōu)的確定性糾纏光源。研究人員通過設(shè)計寬帶“靶眼”諧振腔,利用雙光子脈沖共振激發(fā),首次實現(xiàn)了保真度 90%、產(chǎn)生效率 59%、提取效率 62%、光子不可分辨性 90% 的糾纏光源。該實驗中發(fā)展的高品質(zhì)糾纏光源技術(shù),未來可進(jìn)一步應(yīng)用于高效率多光子糾纏實驗和遠(yuǎn)距離量子通信等方面。
總結(jié)
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