62比特超导量子计算原型机“祖冲之号”，实现可编程的二维量子行走 | 中科大研发

子豪 2021-05-10 18:29:43 来源：量子位

将是量子搜索算法、通用量子计算重要发展方向

月石一发自凹非寺
量子位报道 | 公众号 QbitAI

中国科大中科院量子信息与量子科技创新研究院的研究团队，成功研制了62比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之号”，并在此基础上实现了可编程的二维量子行走。

研究成果已经在国际学术期刊《Science》上发表。

该团队由潘建伟、朱晓波、彭承志等组成，他们致力于超导量子计算研究，以实现同步增加所集成的量子比特数目、提升超导量子比特性能，从而能在特定问题处理速度上指数加速。

2019年初，在一维链结构超导量子比特纠缠方面实现突破，以保真度达到70%的12个量子比特纠缠“簇态”的制备，打破了之前的纪录。

并且，开创性地将超导量子比特应用到量子行走的研究中，奠定了未来利用及多体物理现象的模拟研究的基础。

此后，团队将芯片结构扩展到准二维，制备出包含24个比特的高性能超导量子处理器，并首次在固态量子计算系统中，实现了超过20比特的高精度量子相干调控。

在此次研究中，对于单粒子及双粒子激发情形下的量子行走现象，团队在二维结构的超导量子比特芯片上进行了观察，同时，研究了二维平面上量子信息传播速度。

并且，通过调制量子比特连接的拓扑结构，研究团队构建了马赫-曾德尔干涉仪，实现了可编程的双粒子量子行走。

△二维超导量子比特芯片示意图, 每个橘色十字代表一个量子比特

这一成果，为在超导量子系统上实现量子优越性展示，以及进行具有重大实用价值的量子计算研究，奠定了技术基础。

此外，基于“祖冲之号”原型机的二维可编程量子行走，在量子搜索算法、通用量子计算等领域具有潜在应用，这将是未来重要的发展方向。

论文地址：
https://science.sciencemag.org/content/early/2021/05/05/science.abg7812
参考链接：
http://quantum.ustc.edu.cn/web/index.php/node/964