我國成功研製24個超導量子比特處理器,「量子之父」再建奇功!

2020-12-04 易美雲學術

關注科學前沿的人都知道,我們中科院有一位大名鼎鼎的科學家,獲得了「量子之父」的稱號,他就是潘建偉,他也是中科院2011年院士選舉產生的最年輕院士,在量子物理和量子信息研究方面成績斐然。他如今更是中科院量子科學實驗衛星先導專項首席科學家,擔任教育部量子信息與量子科技前沿協同創新中心主任,中科院量子信息與量子前沿科技前沿卓越創新中心主任。

如今他在量子通訊方面又有了新的突破,由中國科學技術大學潘建偉、朱曉波、鵬承志等組成的超導量子實驗團隊,聯合中國科學院物理研究所範桁理論小組,在超導量子計算實驗領域取得重要進展,在一個集成了24個量子比特的超導量子處理器上,通過對超過20個超導量子比特的高精度想幹調控,實現了Bose-Hubbard 梯子模型多體量子系統的模擬。

這次的研究成果於7月30日在權威期刊《物理評論快報》上進行了發表,這是中國科學家在國際上首次研製24個超導量子比特處理器演示量子模擬實驗。超過了2018年18個光量子比特的糾纏,刷新了所有物理體系中最大的糾纏態製備的世界紀錄。

在上世紀80年代,諾貝爾獎獲得者理察·費曼等人提出構想,基於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量增加,量子計算的運算能力將指數級增長,從而實現遠超傳統電子計算機的性能。

當前,國際學術界,都在研究量子計算的多個技術路徑,超導量子計算被認為是其中最有可能實現的方案之一,潘建偉院士領導著研究團隊,對量子計算進行深入研究,成功將晶片的結構從一維擴展到了二維,研製出包含24個比特的高性能超導量子處理器。並首次在固態量子計算系統中,完成對「玻色—哈伯德」梯子模型多體量子系統的模擬,實現了超過20比特的高精度量子相干調控。

超導量子晶片的研究,展示了量子計算的潛力,為接下來多量子比特研究打下了堅實的基礎,如今歐美國家都在量子計算領域投入重金研發,量子計算機能夠完成傳統計算機無法解決的大規模計算難題,在密碼分析、氣象預報、藥物設計、金融分析以及石油勘探領域有著巨大的潛力。

傳統計算機一個比特只有0或1兩種狀態,但是量子計算機可以同時處於0和1按照任意比例進行疊加的多種狀態,處於糾纏態的多個量子比特能夠相互聯繫,一個由n個量子比特組成的量子計算機可以同時處於2的n次方種狀態,並且能夠同時對這種狀態進行並行操作,效果相當於傳統計算機重複實施2的n次方次操作或一次操作中同時運行2的n次方個處理器。

量子計算機的優勢非常明顯,如今大家都在這個領域進行攻關,願我們能站上科技的高地,為中國的科技發展喝彩!你們怎麼看?歡迎在下方留言評論!

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