本報訊(中青報·中青網記者 邱晨輝)中國科學家繼2017年起先後完成10比特、12比特、18比特的真糾纏態製備之後，在量子科技領域又一次刷新世界紀錄——成功實現51比特超導量子簇態製備和驗證。

　　7月13日，記者從(cong) 中國科學院獲悉，中國科學技術大學中國科學院量子信息與(yu) 量子科技創新研究院潘建偉(wei) 、朱曉波、彭承誌等組成的研究團隊與(yu) 北京大學袁驍合作，近日成功實現了51個(ge) 超導量子比特簇態製備和驗證，刷新了所有量子係統中真糾纏比特數目的世界紀錄，並首次演示了基於(yu) 測量的變分量子算法。相關(guan) 研究成果於(yu) 7月12日在線發表在國際學術期刊《自然》上。

　　量子糾纏是量子力學中最神秘也是最基礎的性質之一，同時是量子信息處理的核心資源，是量子計算加速效應的根本來源之一。多年以來，實現大規模的多量子比特糾纏一直是各國科學家奮力追求的目標。自1998年人們(men) 首次利用核磁共振係統實現3比特GHZ態的製備開始，真多體(ti) 糾纏態的製備成為(wei) 包括光子、離子阱、金剛石氮空位色心、中性原子及超導量子比特等各種物理係統規模化擴展的重要表征手段。其中，超導量子比特具有規模化拓展的優(you) 勢，近年來發展迅速。

　　“然而，更大規模的真糾纏態製備要求高連通性的量子係統、高保真的多比特量子門以及高效準確的量子態保真度表征手段。”潘建偉(wei) 介紹，高連通性保證了大規模量子態生成的可能性，避免因缺陷和連通性不足限製量子態規模；通過高保真量子門才能夠將量子比特連接起來形成高保真的多體(ti) 量子糾纏態；而高效的量子態表征是克服隨比特數指數級增長的量子態規模複雜度、進行量子態保真度準確估計的重要保證。由於(yu) 難以實現對量子係統性能、操控能力以及驗證手段的這些要求，此前真糾纏比特的規模未能突破24個(ge) 量子比特。

　　研究團隊在前期構建的“祖衝(chong) 之二號”超導量子計算原型機基礎上，進一步將並行多比特量子門的保真度提高到99.05%、讀取精度提高到95.09%，並結合研究團隊所提出的大規模量子態保真度驗證判定方案，成功實現了51比特簇態製備和驗證。最終51比特一維簇態保真度達到0.637±0.030，超過0.5糾纏判定閾值13個(ge) 標準差。

　　“這項工作將量子係統中真糾纏比特數目的紀錄由原先的24個(ge) 大幅刷新至51個(ge) ，充分展示了超導量子計算體(ti) 係優(you) 異的可擴展性。”潘建偉(wei) 說，在此基礎上，研究團隊首次實現了基於(yu) 測量的變分量子算法，為(wei) 基於(yu) 測量的量子計算方案走向實用奠定了基礎。

　　來源：中國青年報