對普通人來說，關(guān)于量子的學說都顯得高深莫測。為了讓人理解量子糾纏，曾經(jīng)有人把它比作一對有“心靈感應”的雙胞胎，他們長相不分彼此，同時心意相通，即便天各一方，弟弟有難，哥哥也可即刻得知。 hFnUw26P  
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量子糾纏的一個了不起的應用就是量子計算，它可以突破傳統(tǒng)技術(shù)的極限，一直被科學家寄予厚望。
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6月19日，國際著名學術(shù)期刊《科學》雜志以“First Release”形式在線發(fā)表了我國科研人員在超冷原子量子計算和模擬研究中取得重要進展。 ;rV+eb)I  
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來自中國科學技術(shù)大學等單位的研究人員，在理論上提出并實驗實現(xiàn)原子深度冷卻新機制的基礎(chǔ)上，在光晶格中首次實現(xiàn)了1250對原子高保真度糾纏態(tài)的同步制備。這為基于超冷原子光晶格的規(guī)�；�量子計算與模擬奠定了基礎(chǔ)。量子計算和模擬被認為是后摩爾時代推動高速信息處理的顛覆性技術(shù)，有望解決諸如高溫超導機制模擬、密碼破解等重大科學和技術(shù)問題。 .>S1do+  
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量子糾纏是量子計算的核心資源，量子計算的能力將隨糾纏比特數(shù)目的增長呈指數(shù)增長。比如50個糾纏比特和51個糾纏比特相比，量子計算能力的差別可以看成是2的50次方和2的51次方之間的比較。 cPkP/3I]h  
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“因而，大規(guī)模糾纏態(tài)的制備、測量和相干操控是該研究領(lǐng)域的核心問題�！敝袊�科學院院士、中國科學技術(shù)大學教授潘建偉說，實現(xiàn)大規(guī)模糾纏態(tài)的通常途徑是，先同步制備大量糾纏粒子對，然后通過量子邏輯門操作將其連接形成多粒子糾纏。因此，高品質(zhì)糾纏粒子對的同步制備是實現(xiàn)大規(guī)模糾纏態(tài)的首要條件。 K"ly\$F  
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但是，受限于糾纏對的品質(zhì)和量子邏輯門的操控精度，目前人們所能制備的最大糾纏態(tài)距離實用化的量子計算和模擬所需的糾纏比特數(shù)和保真度還有很大差距。 L`(\ud  
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在實現(xiàn)量子比特的眾多物理體系中，光晶格超冷原子比特和超導比特具備良好的可升擴展性和高精度的量子操控性，是最有可能率先實現(xiàn)規(guī)�；�量子糾纏的系統(tǒng)。 O$N;a9g  
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在這項研究中，研究團隊首次提出了使用交錯式晶格結(jié)構(gòu)將處在絕緣態(tài)的冷原子浸泡到超流態(tài)冷原子中的新制冷機制，通過絕緣態(tài)和超流態(tài)之間高效率的原子和熵的交換，使系統(tǒng)中的熱量主要以超流態(tài)低能激發(fā)的形式存儲，再用精確的調(diào)控手段將超流態(tài)移除，從而獲得低熵的完美填充晶格。 KGc
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“該實驗實現(xiàn)了這一制冷過程，制冷后使系統(tǒng)的熵降低了65倍，達到了創(chuàng)紀錄的低熵，使得晶格中原子填充率大幅提高到99.9%以上。在此基礎(chǔ)上，我們團隊開發(fā)了兩原子比特高速糾纏門，獲得了糾纏保真度為99.3%的1250對糾纏原子�！迸私▊フf。 yYrFk^  
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對此，《科學》雜志的審稿人給予高度評價：“他們在原子比特中實現(xiàn)了我所知的最低的熵，并且是在如此大的（1萬個原子）系統(tǒng)中；進一步，他們報道了我所知的中性原子中的最高保真度兩比特量子門”“我認為他們實現(xiàn)如此大的熵減是一個突破�！� }z
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潘建偉表示，在這項研究工作的基礎(chǔ)上，研究團隊未來將通過連接多對糾纏原子的方法，制備幾十到上百個原子比特的糾纏態(tài)，用以開展單向量子計算和復雜強關(guān)聯(lián)多體系統(tǒng)量子模擬研究。同時，該工作中的新制冷技術(shù)將有助于對超冷費米子系統(tǒng)的深度冷卻，使得系統(tǒng)達到模擬高溫超導物理機制的苛刻溫區(qū)。這項研究成果將極大推動量子計算和模擬領(lǐng)域的發(fā)展。 ,L4zhhl!_  
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（來源：科技日報）