我首次完成超导量子计算在强关联纠缠体系的量子随机行走实验

2019-05-06 来源:科技日报 发布:高端装备产业研究中心

  5月5日从中国科大获悉,该校潘建伟、朱晓波和彭承志等组成的超导量子实验团队与其合作者合作,开创性地将超导量子比特应用到量子随机行走的研究中。该工作将对未来多体物理现象的模拟以及利用量子随机行走进行通用量子计算研究产生重要影响。这一重要研究成果于5月2日在线发表在国际权威学术期刊《科学》上。

 

  量子随机行走是经典随机行走在量子力学中的拓展。量子随机行走利用量子叠加态的特性,粒子在格点中游走特性需要用量子力学的波函数统计规律来诠释。量子随机游走本身可以模拟多体物理体系的量子行为,并且理论上最终可用于通用量子计算,因而引发了高度关注。

 

  前不久,潘建伟团队通过设计和加工了高品质的12比特一维链超导比特处理器,成功实现了12个超导量子比特的多体真纠缠态“簇态”的制备,为下一步实现大规模随机线路采样等“量子霸权”问题和可扩展单向量子计算奠定了基础。

 

  正是基于所自主研制的高质量的超导量子计算系统,研究团队首次在固态量子计算系统中实验演示了强关联纠缠体系的量子随机游走。研究团队研究了单粒子及双粒子激发下一维短程耦合的量子随机行走,观察到了高保真度的态、纠缠度及关联函数在时空光锥中的含时演化。此外,实验上首次观察到了由于边界反射及波函数干涉形成的次级纠缠波阵面的传播行为。在引入双粒子激发的情况下,实验上观测到了由时间依赖的长程反相关的强关联光子形成的费米子化行为,描绘出光子的反聚束行为。

 

  该工作首次利用人工量子比特进行光子反聚束行为的模拟,为未来利用量子随机行走进行多体物理现象的模拟以及通用量子计算研究打下了基础。