“祖冲之二号”再立功

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IT之家7月13日消息，中国研究人员成功实现了51个超导量子位簇态的制备和验证，刷新了所有量子系统中真正纠缠位数量的世界纪录，并首次展示了基于测量的变分量子态。量子算法。

▲量子真纠缠比特数的发展历史。 （来源：官方团队）

该研究是与中国科学技术大学潘建伟院士、朱晓波、彭承志等研究人员以及北京大学袁晓合作完成。 -023-06195-1）。

大规模真纠缠态的制备需要高连通性的量子系统、高保真度的多比特量子门以及高效准确的量子态保真度表征方法。 这些对于量子系统性能、控制能力、验证方法的要求都很难达到。 此前，真纠缠比特的规模未能突破24个量子比特。

事实上，之前已经尝试过使用大量量子比特来实现这一点，但没有一个能够验证纠缠的存在。

对于两个纠缠粒子，改变一个粒子的属性将同时改变另一个粒子的相同属性。 对于更多的粒子，不仅每对粒子可以纠缠，而且所有粒子都可以相互纠缠。

研究人员在 20 世纪 80 年代末研究了如何以这种更复杂的方式网纠缠三到四个光子，此前已经实现了 27 量子位的量子计算机。

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在前期建成的“祖冲之二号”超导量子计算样机的基础上，我国科研人员进一步将并行多比特量子门的保真度提升至99.05%，读取精度提升至95.09%。 所提出的大规模量子态保真度验证与判定方案成功实现了51位簇态的准备与验证。

研究人员利用中国的超导量子计算机原型，成功地将 51 个量子位纠缠成一排，并在二维平面上纠缠 30 个量子位，每种情况都创下了记录。

▲“祖冲之二号”制备的51位一维簇态的电路和量子态保真度结果。

苏黎世联邦理工学院表示：“这一成功源于设备的精细校准和深思熟虑的设计选择，这说网明了祖冲之计算机的强大功能。” 他指出，其他研究人员此前曾创建过具有多达 57 个量子位的类似系统，但无法验证每个量子位是否与其他量子位纠缠在一起。

澳大利亚新南威尔士大学的希尔表示：“纠缠是经典计算机和量子计算机之间的主要区别之一，也是量子算法的关键要素。因此，展示大量纠缠量子位是量子计算机的重要基准。” Hill 和他的同事尝试使用 65 个量子位设备实现类似网的壮举，但只能证明量子位是成对纠缠的，而不是作为一个整体。

“我们必须开发一种新的方法来观察纠缠，”朱晓波说。 这涉及巧妙地选择最小的测量集来收集足够的信息来描述量子位正在做什么，而无需花费太多时间或计算资源。

荷兰代尔夫特理工大学表示，虽然目前还不清楚这51个纠缠量子位如何用于计算，但研究人员已经取得了令人印象深刻的技术成就，并创建了一个非常复杂的系统，因为它在经典中没有对应物物理。 “这项工作可以激励其他研究人员看看我们实际上可以用超导量子位做什么，”他说。

“这项工作极大地刷新了量子系统中真正纠缠比特数的记录，从原来的24个增加到51个，充分展示了超导量子计算系统出色的可扩展性。” 潘建伟表示，在此基础上，研究团队首次实现了基于测量的可变量子算法，为基于测量的量子计算方案的实际应用奠定了基础。

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