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发布日期：2024-07-19 作者：开云
近日，中国科学院院士、清华年夜学传授段路明研究组在量子摹拟计较范畴获得主要冲破，初次实现512离子二维阵列的不变软禁冷却和300离子量子比特的量子摹拟计较。
该工作实现了国际上最年夜范围具有单比特分辩率的多离子量子摹拟计较，将本来的离子量子比特数国际记实（61离子）往前推动了一年夜步，并初次实现基在二维离子阵列的年夜范围量子摹拟。
该功效研究论文近日颁发在《天然》杂志，并被审稿人称为量子摹拟范畴的“庞大前进”“值得存眷的里程碑”。图灵奖得主、清华年夜学交叉信息研究院院长姚期智评价该功效“是庞大的成绩，它打开了量子计较的高维新纪元”。
据介绍，离子阱系统被认为是最有但愿实现年夜范围量子摹拟和量子计较的物理系统之一。多个尝试验证了离子量子比特的高周详相关操控，该系统的范围化被认为是首要挑战。此前研究人员在保罗型离子阱（Paul Trap）中实现了最多61个离子一维阵列的量子摹拟。固然基在彭宁型离子阱（Penning Trap）可实现更年夜范围约两百离子的量子摹拟，但因缺少单比特分辩探测能力而难以提取量子比特空间联系关系等主要信息，没法用在量子计较和周详的量子摹拟。
本工作中，段路明团队操纵低温一体化离子阱手艺和二维离子阵列方案，年夜范围扩大离子量子比特数并提高离子阵列不变性，初次实现512离子的不变软禁和边带冷却，并初次对300离籽实现可单比特分辩的量子态丈量。
典型300离子长程横场伊辛模子量子摹拟计较成果 清华年夜学供图
研究人员进而操纵300个离子量子比特实现可调耦合的长程横场伊辛模子的量子摹拟计较。一方面经由过程准绝热演变制备阻挫伊辛模子的基态，丈量其量子比特空间联系关系，从而获得离子的集体振动模式信息，并与理论成果对照验证；另外一方面临该模子的动力学演变进行量子摹拟计较，并对末态散布进行量子采样，经由过程粗粒化阐发验证其给出非平淡的几率散布，超出经典计较机的直接摹拟能力。该尝试系统为进一步研究多体非均衡态量子动力学这一主要困难供给了壮大的东西。
该论文第一作者为清华年夜学交叉信息研究院2020级博士生郭世安，通信作者为段路明。该研究获得了科技立异2030 —“量子通讯与量子计较开云体育app机”重年夜项目（2021ZD0301601,2021ZD0301605）、新基石研究员项目、清华年夜学自立科研打算、教育部、清华年夜学笃实专项和启动经费的帮助与撑持。
相干论文链接：https://doi.org/10.48550/arXiv.2311.17163
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