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我科學家首次制備并驗證12個超導量子比特的真糾纏

2019-04-17 14:48:13 來源: 科技日報 作者: 吳長鋒

科技日報合肥4月17日電(記者 吳長鋒)記者從中國科大了解到,該校潘建偉團隊在基于光和超導量子體系糾纏態制備方面的兩項實驗成果:實現了綜合性能最優的量子點確定性糾纏光源和國際上最大規模超導量子比特糾纏態12比特“簇態”的制備。該成果日前在《物理評論快報》同一期以“編輯推薦”的形式發表。

大規模量子計算技術的主要挑戰,是如何可擴展和高精度地實現量子態的制備與操控。多比特量子糾纏作為量子計算技術的核心指標,一直是國際各研究團隊競相角逐的焦點。

雙光子糾纏是可擴展光量子信息處理的核心資源,其性能的主要衡量指標有糾纏保真度、產生和提取效率以及光子全同性。科研人員利用自組裝半導體銦鎵砷量子點實現了目前綜合性能最優的確定性糾纏光源,通過設計寬帶“靶眼”諧振腔,利用雙光子脈沖共振激發,首次實現了保真度90%、產生效率59%,提取效率62%,光子不可分辨性90%的糾纏光源。該實驗中發展的高品質糾纏光源技術,未來將可進一步應用于高效率多光子糾纏實驗和遠距離量子通信等方面。

在超導量子計算方面,雖然2018年初Google和IBM分別發布了72和50量子比特的量子芯片,但是至今仍未能完整展示量子比特性能和相應的實驗結果。因此,能否制備更大規模糾纏態成為衡量超導量子計算系統綜合性能的重要指標。潘建偉教授團隊通過設計和加工了高品質的12比特一維鏈超導比特芯片,并且采用并行邏輯門操作方式避免比特間的串擾,以及熱循環操作去除不需要的二能級系統對于比特性能的影響,首次制備并驗證了12個超導比特的真糾纏,保真度達到70%,打破了之前創造的10個超導量子比特糾纏的記錄。這也是目前固態量子系統中規模最大的多體糾纏態,可為下一步實現大規模隨機線路采樣和可擴展單向量子計算奠定基礎。

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