量子比特的數(shù)量和操縱精度，是當前國際量子計算科研的兩大核心難題。近期，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士團隊與中科院物理研究所范桁研究員團隊合作，研制出包含24個比特的高性能超導(dǎo)量子處理器，并首次在固態(tài)量子計算系統(tǒng)中實現(xiàn)了超過20比特的高精度量子相干調(diào)控，在研制量子計算機的道路上邁出重要一步。國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》日前發(fā)表了該研究成果。

上世紀80年代，諾貝爾獎獲得者理查德·費曼等人提出構(gòu)想，基于兩個奇特的量子特性——量子疊加和量子糾纏構(gòu)建“量子計算”。隨著可操縱的量子比特數(shù)量增加，量子計算的運算能力將指數(shù)級增長，從而實現(xiàn)遠超傳統(tǒng)電子計算機的性能。

當前，國際學(xué)界在多條技術(shù)路線上研究量子計算，超導(dǎo)量子計算被認為是其中最有可能實現(xiàn)實用化的方案之一。近年來，中科大潘建偉、朱曉波、彭承志等學(xué)者在超導(dǎo)量子計算研究方面取得了一系列重要進展。其中今年以來，打破了之前創(chuàng)造的10個超導(dǎo)量子比特糾纏的紀錄，并開創(chuàng)性實現(xiàn)了“量子隨機行走”。

近期，潘建偉團隊與中科院物理所范桁團隊合作，他們在系統(tǒng)連接性、讀取效率、操控串擾及精度等問題上反復(fù)實驗探索，成功地將芯片結(jié)構(gòu)從一維擴展到準二維，研制出包含24個比特的高性能超導(dǎo)量子處理器。并首次在固態(tài)量子計算系統(tǒng)中，完成對“玻色—哈伯德”梯子模型多體量子系統(tǒng)的模擬，實現(xiàn)了超過20比特的高精度量子相干調(diào)控。

據(jù)了解，他們的研究顯示了超導(dǎo)量子芯片作為量子模擬平臺的強大應(yīng)用潛力，為利用多量子比特系統(tǒng)研究多體物理系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)，在實現(xiàn)實用化量子計算機的研究道路上邁出重要一步。