据中国科学技术大学官方微信号7月12日消息，中国科学技术大学中国科学院量子信息与量子 科技 创新研究院潘建伟、朱晓波、彭承志等组成的研究团队与北京大学袁骁合作，成功实现了51个超导量子比特簇态制备和验证，刷新了所有量子系统中真纠缠比特数目的世界纪录，并首次实现了基于测量的变分量子算法的演示。
该工作将各个量子系统中真纠缠比特数目的纪录由原先的24个大幅突破至51个，充分展示了超导量子计算体系优异的可扩展性，对于多体量子纠缠研究、大规模量子算法实现以及基于测量的量子计算具有重要意义。相关研究成果于7月12日在线发表在国际学术期刊《自然》杂志上。
潘建伟院士介绍说，量子纠缠是量子力学中最神秘也是最基础的性质之一，同时也是量子信息处理的核心资源，是量子计算加速效应的根本来源之一。多年以来，实现大规模的多量子比特纠缠一直是各国科学家奋力追求的目标。自1998年人们首次利用核磁共振系统实现3比特GHZ态的制备开始，真多体纠缠态的制备成为包括光子、离子阱、NV色心、中性原子及超导量子比特等各种物理系统规模化扩展的重要表征手段。
潘建伟院士与中国科大科研团队代表在实验室交流研讨。中国科大 供图
超导量子比特具有规模化拓展的优势，在近年来发展迅速。我国科学家在超导量子比特多体纠缠制备方面取得了一系列重要成果，自2017年起先后完成了10比特、12比特、18比特的真纠缠态制备，不断刷新超导量子计算领域的纠缠比特数目纪录。
图 1 量子真纠缠态比特数目的发展历史。 （图片来源：中国科学技术大学官方微信号）
研究团队在前期构建的“祖冲之二号”超导量子计算原型机的基础上，进一步将并行多比特量子门的保真度提高到99.05%、读取精度提高到95.09%，并结合研究团队所提出的大规模量子态保真度验证判定方案，成功实现了51比特簇态制备和验证。最终51比特一维簇态保真度达到0.637±0.030，超过0.5纠缠判定阈值13个标准差。这一结果将各个量子系统中真纠缠比特数目的纪录由原先的24个大幅突破至51个，充分展示了超导量子计算体系优异的可扩展性。在此基础上，研究团队通过结合基于测量的变分量子本征求解器，开展了对于小规模的扰动平面码的本征能量的求解，首次实现了基于测量的变分量子算法，为基于测量的量子计算方案走向实用奠定了基础。
图2 利用“祖冲之二号”完成的51比特一维簇态制备的线路及量子态保真度结果。（图片来源：中国科学技术大学官方微信号）
据中国新闻网，潘建伟表示，10年来，中国科大团队在量子科技领域潜心研究、刻苦攻关，率先取得一系列具有国际影响力的重大原创成果。该团队未来将持续聚焦量子 通信 、量子计算、量子精密测量等世界科技前沿，在重大科学问题研究和关键核心技术攻关中不断取得新突破，努力抢占科技制高点，为实现高水平科技自立自强贡献力量。
潘建伟透露，在具体目标上，中国科大团队将基于前期取得的量子计算优越性，近中期实现量子模拟应用，远期研制出通用量子计算机。
每日经济新闻综合中国科学技术大学官方微信号、中国新闻网
封面图片来源：中国科学技术大学官方微信号
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