超导量子比特薛定谔猫态制备取得重要进展

作者: 宋超、许凯、李贺康等

来源: 《科学》

发布日期: 2019-08-10

浙江大学与中科院物理研究所等单位合作,在超导量子计算领域取得重要进展,成功制备了18个量子比特的GHZ态和20个量子比特的薛定谔猫态,刷新了世界纪录。

超导量子计算平台可集成多个量子比特,相干时间长、操控和读出精度高,是实用化、可扩展量子计算主要技术路线之一。衡量量子计算平台性能的一个标志性成果是多量子比特纠缠态的制备,特别是Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)态的实验制备,国际竞争尤为激烈。

近期,由浙江大学王浩华课题组与中科院物理研究所范桁、郑东宁课题组所组成的超导量子计算团队,在长期合作的基础上,最近又与中科院自动化所、北京计算科学研究中心等国内单位密切合作,在超导多量子比特纠缠态的制备方面取得重要进展。

中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心范桁研究员、郑东宁研究员、许凯副研究员、博士生李贺康(现浙江大学博士后)、张煜然博士(现北京计算科学研究中心博士后),与浙江大学博士生宋超、王浩华教授、王大伟教授、朱诗尧院士,以及中科院自动化所蒿杰研究员、冯卉助理研究员等通力合作,经过近两年时间的器件设计与制备、实验测控运行及数据处理,成功将全局量子纠缠的量子比特数目推进到20个,特别是实现了18个量子比特GHZ态制备,其保真度超过GHZ多体真纠缠的判据阈值,并首次展示了20量子比特5组分薛定谔猫态。

这一成果将固态系统GHZ态纠缠量子比特数世界纪录从10个推进到18个,薛定谔猫态比特数推进到20个,成果已于8月9日在国际学术刊物《科学》发表。同期《科学》上也背靠背发表了哈佛大学Mikhail Lukin组20量子比特薛定谔猫态的工作,他们利用里德堡原子制备了薛定谔猫态并证明其GHZ态的纠缠数目可以达到20量子比特。

另外,美国IBM超导量子计算团队的预印本同样报道了其20超导量子比特纠缠态制备的实验工作,数据显示18比特GHZ纠缠态保真度超过了多体真纠缠的阈值判据,与浙江大学与物理所团队所报道的保真度几乎持平。三篇文章报道的纠缠态比特数目基本处于同样水平,也几乎同时投送到预印本库,反映了以纠缠态制备为代表的多量子比特相干操控是目前主要的努力目标之一。

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