中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、朱曉波、彭承志等組成的超導(dǎo)量子實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合中國科學(xué)院物理研究所范桁理論小組，在超導(dǎo)量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域取得新進(jìn)展，在一個(gè)集成了24個(gè)量子比特的超導(dǎo)量子處理器上，通過對超過20個(gè)超導(dǎo)量子比特的高精度相干調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了Bose-Hubbard 梯子模型多體量子系統(tǒng)的模擬。該研究成果于7月30日在線發(fā)表在國際期刊《物理評論快報(bào)》上。 f|Z3VS0x  
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　　超導(dǎo)量子計(jì)算被普遍認(rèn)為是最有可能率先實(shí)現(xiàn)實(shí)用化量子計(jì)算的方案之一，因而備受關(guān)注。作為量子計(jì)算的基本單元——量子比特不同于非“0”即“1”的經(jīng)典比特，可以處于“0”態(tài)和“1”態(tài)之間的所謂“量子相干疊加態(tài)”。當(dāng)人們把量子疊加拓展到多量子比特體系，就自然導(dǎo)致了量子糾纏的概念。多個(gè)量子比特一旦實(shí)現(xiàn)了相干疊加，其代表的狀態(tài)空間將會隨著量子比特的數(shù)目指數(shù)增加。這也被認(rèn)為是量子計(jì)算能夠有指數(shù)加速能力的根源所在。目前超導(dǎo)量子計(jì)算的核心目標(biāo)正是如何同步地增加所集成的量子比特?cái)?shù)目以及提升超導(dǎo)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(shí)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(shí)際問題中。 VXn]*Mo  
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　　潘建偉、朱曉波等一直以來瞄準(zhǔn)超導(dǎo)量子計(jì)算的上述核心目標(biāo)，取得一系列進(jìn)展。例如，在2019年初，在一維鏈結(jié)構(gòu)12比特超導(dǎo)量子芯片上實(shí)現(xiàn)了最大規(guī)模的超導(dǎo)量子比特糾纏態(tài)12比特“簇態(tài)”的制備，保真度達(dá)到70％（Phys. Rev. Lett. 122, 110501 (2019)），打破了之前創(chuàng)造的10個(gè)超導(dǎo)量子比特糾纏的紀(jì)錄。隨后，該團(tuán)隊(duì)開創(chuàng)性地將超導(dǎo)量子比特應(yīng)用到量子行走的研究中，為未來多體物理現(xiàn)象的模擬以及利用量子行走進(jìn)行通用量子計(jì)算的研究奠定了基礎(chǔ)（Science 364, 753 (2019)）。最近，團(tuán)隊(duì)在準(zhǔn)二維系統(tǒng)連接性、讀取效率、操控串?dāng)_及精度等問題上反復(fù)實(shí)驗(yàn)和摸索，成功地將芯片結(jié)構(gòu)從一維擴(kuò)展到準(zhǔn)二維，制備出包含24個(gè)比特的高性能超導(dǎo)量子處理器，首次在固態(tài)量子計(jì)算系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了超過20比特的高精度量子相干調(diào)控。 1^}()H62}  

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　　研究團(tuán)隊(duì)以24比特超導(dǎo)量子處理器為平臺，開展量子多體系統(tǒng)動力學(xué)問題的模擬研究，在超導(dǎo)量子芯片上實(shí)現(xiàn)了對Bose-Hubbard 梯子模型多體量子系統(tǒng)的模擬，觀察到了單激發(fā)和雙激發(fā)兩種模式下完全不同的獨(dú)特動力學(xué)過程，顯示了超導(dǎo)量子芯片作為量子模擬平臺的強(qiáng)大應(yīng)用潛力，對強(qiáng)關(guān)聯(lián)多體系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)特性研究有重要的指導(dǎo)意義，為利用多量子比特系統(tǒng)研究多體物理系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。 9 ?MOeOV8  
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　　朱曉波是負(fù)責(zé)該項(xiàng)工作實(shí)驗(yàn)部分的通訊作者，范桁是負(fù)責(zé)理論部分的通訊作者。葉楊森（中國科大）、葛自勇（物理所）和吳玉林（中國科大）是文章的共同第一作者。 3hO`GM  
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