中國研製出可調控的新型量子模擬器 可實現任意的相位消相干過程

2020-12-05 新華網客戶端

來源:科技日報

記者日前從中國科大獲悉，該校郭光燦院士團隊成員李傳鋒與國外研究小組合作，成功研製出光子頻率和相位均可調控的量子模擬器，通過編程控制即可實現任意的相位消相干過程。該成果近日發表在國際權威期刊《自然·通訊》上。

經典計算機的基本單元是比特，其值可以是0或1。環境幹擾導致比特的值由0變為1，1變為0時，就會出錯。而量子計算機的基本單元是量子比特，可以處於0和1的疊加狀態。環境幹擾下即使0和1能夠保持不變，量子比特依然會出錯，這是因為環境可以導致0和1之間的相位發生變化，從而改變整個量子比特導致出錯，這個過程就是相位消相干，如何克服它是量子計算機研製過程中遇到的最大困難。如果能構造出完全可控的相位消相干研究平臺，必將推進量子計算機的研製過程。

李傳鋒研究組在光學系統中完成了這一任務。他們把單個光子的偏振作為量子比特，而光子的頻率作為環境，構造出完全可控相位演化量子模擬器。研究組通過巧妙的光路設計，把光子的頻率分布轉化到空間分布，並把兩種偏振的光轉變成兩束平行光輸入到空間光調製器上，通過對空間光調製器的編程控制可以構造出光子的任意頻率分布和相位分布，從而實現任意的相位消相干過程。作為實例，研究組利用可控相位消相干量子模擬器研究了一個和橫場伊辛（Ising）鏈相耦合的量子比特，展示了它在順磁相、鐵磁相以及相變點的三種完全不同的相位消相干過程。（記者吳長鋒）

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