量子計算原型機“祖沖之號”研制成功 實現(xiàn)可編程二維量子行走

記者5月8日從中國科學技術(shù)大學獲悉，該校中科院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院潘建偉、朱曉波、彭承志等組成的研究團隊，成功研制了62比特可編程超導量子計算原型機“祖沖之號”，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了可編程的二維量子行走。相關(guān)研究成果于5月7日在線發(fā)表在國際學術(shù)期刊《科學》雜志上。

量子計算機在原理上具有超快的并行計算能力，相比經(jīng)典計算機，其可望通過特定算法在一些具有重大社會和經(jīng)濟價值的問題上實現(xiàn)指數(shù)級別的加速。超導量子計算作為最有希望實現(xiàn)可拓展量子計算的候選者之一，其核心目標是如何同步地增加所集成的量子比特數(shù)目以及提升超導量子比特性能，從而能夠高精度相干操控更多的量子比特，實現(xiàn)對特定問題處理速度上的指數(shù)加速，并最終應(yīng)用于實際問題中。

潘建偉、朱曉波、彭承志等在前期工作的基礎(chǔ)上，自主研制二維結(jié)構(gòu)超導量子比特芯片，成功構(gòu)建了國際上超導量子比特數(shù)目最多、包含62個比特的可編程超導量子計算原型機“祖沖之號”，并在該系統(tǒng)上成功進行了二維可編程量子行走的演示。研究團隊在二維結(jié)構(gòu)的超導量子比特芯片上，觀察了單粒子及雙粒子激發(fā)情形下的量子行走現(xiàn)象，實驗研究了二維平面上量子信息傳播速度，同時通過調(diào)制量子比特連接的拓撲結(jié)構(gòu)的方式構(gòu)建馬赫—曾德爾干涉儀，實現(xiàn)了可編程的雙粒子量子行走。

該成果為在超導量子系統(tǒng)上實現(xiàn)量子優(yōu)越性展示及可解決具有重大實用價值問題的量子計算研究奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。此外，基于“祖沖之號”量子計算原型機的二維可編程量子行走在量子搜索算法、通用量子計算等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用，將是后續(xù)發(fā)展的重要方向。(記者吳長鋒)

關(guān)鍵詞： 可編程 量子計算 祖沖之號