我國科學家研制出24個比特的高性能超導量子處理器

新華社合肥8月6日電（記者 徐海濤）量子比特的數(shù)量和操縱精度，是當前國際量子計算科研的兩大核心難題。近期，中國科學技術大學潘建偉院士團隊與中科院物理研究所范桁研究員團隊合作，研制出包含24個比特的高性能超導量子處理器，并首次在固態(tài)量子計算系統(tǒng)中實現(xiàn)了超過20比特的高精度量子相干調(diào)控，在研制量子計算機的道路上邁出重要一步。國際權威學術期刊《物理評論快報》日前發(fā)表了該研究成果。

上世紀80年代，諾貝爾獎獲得者理查德·費曼等人提出構想，基于兩個奇特的量子特性——量子疊加和量子糾纏構建“量子計算”。隨著可操縱的量子比特數(shù)量增加，量子計算的運算能力將指數(shù)級增長，從而實現(xiàn)遠超傳統(tǒng)電子計算機的性能。

當前，國際學界在多條技術路線上研究量子計算，超導量子計算被認為是其中最有可能實現(xiàn)實用化的方案之一。近年來，中科大潘建偉、朱曉波、彭承志等學者在超導量子計算研究方面取得了一系列重要進展。其中今年以來，打破了之前創(chuàng)造的10個超導量子比特糾纏的紀錄，并開創(chuàng)性實現(xiàn)了“量子隨機行走”。

近期，潘建偉團隊與中科院物理所范桁團隊合作，他們在系統(tǒng)連接性、讀取效率、操控串擾及精度等問題上反復實驗探索，成功地將芯片結構從一維擴展到準二維，研制出包含24個比特的高性能超導量子處理器。并首次在固態(tài)量子計算系統(tǒng)中，完成對“玻色—哈伯德”梯子模型多體量子系統(tǒng)的模擬，實現(xiàn)了超過20比特的高精度量子相干調(diào)控。

據(jù)了解，他們的研究顯示了超導量子芯片作為量子模擬平臺的強大應用潛力，為利用多量子比特系統(tǒng)研究多體物理系統(tǒng)奠定基礎，在實現(xiàn)實用化量子計算機的研究道路上邁出重要一步。