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　　在復(fù)雜量子多體系統(tǒng)的模擬中，每多涉及一個(gè)粒子，在經(jīng)典計(jì)算中的計(jì)算量往往會(huì)成倍增加，即所謂隨粒子數(shù)目增加而指數(shù)增加。所以微觀到人類基因圖譜的繪制，宏觀到宇宙天體的演化探索，都急需量子計(jì)算技術(shù)的迅速發(fā)展。而發(fā)展量子計(jì)算技術(shù)，首先需要有足夠多的糾纏量子比特，然后對(duì)這些糾纏量子比特之間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行推演。
　　中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉、朱曉波和彭承志等組成的超導(dǎo)量子實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員范桁等理論小組，開創(chuàng)性地將超導(dǎo)量子比特應(yīng)用到量子行走研究中。該工作將對(duì)未來(lái)多體物理現(xiàn)象的模擬以及利用量子行走進(jìn)行通用量子計(jì)算研究產(chǎn)生重要影響。該研究成果5月2日在線發(fā)表于《科學(xué)》。
　　隨機(jī)行走指行走者在特定路線或者區(qū)域無(wú)規(guī)律移動(dòng)，例如布朗運(yùn)動(dòng)、擴(kuò)散等物理現(xiàn)象，發(fā)生在經(jīng)典物理體系中的稱為經(jīng)典隨機(jī)行走。量子行走是經(jīng)典隨機(jī)行走在量子力學(xué)中的拓展，區(qū)別于經(jīng)典隨機(jī)行走，由于量子具有疊加態(tài)的特性，粒子在格點(diǎn)中行走的特性需要用量子力學(xué)的波函數(shù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律來(lái)詮釋。量子行走本身可以模擬多體物理體系的量子行為，理論上最終可用于通用量子計(jì)算，因此科學(xué)界高度關(guān)注。
　　超導(dǎo)量子計(jì)算是量子計(jì)算最有前景的方案之一，作為固態(tài)量子計(jì)算方案，其內(nèi)在優(yōu)勢(shì)在于工藝本身便具有良好的可擴(kuò)展性。然而，在不斷集成更多的量子比特的同時(shí)，如何保證所有量子比特的質(zhì)量是目前最大的挑戰(zhàn)。
　　潘建偉及其同事朱曉波、陸朝陽(yáng)、彭承志等不久前成功實(shí)現(xiàn)了12個(gè)量子比特的多體真糾纏態(tài)“簇態(tài)”的制備，刷新了超導(dǎo)量子比特糾纏的世界紀(jì)錄。尤其重要的是，他們的方案比此前的方案有更好的可擴(kuò)展性。
　　基于這一擁有足夠多量子糾纏的高質(zhì)量量子計(jì)算系統(tǒng)，研究團(tuán)隊(duì)在世界上首次嘗試在固態(tài)量子計(jì)算系統(tǒng)中實(shí)驗(yàn)演示強(qiáng)關(guān)聯(lián)糾纏體系的量子行走。他們?cè)敿?xì)研究了單粒子及雙粒子激發(fā)下的量子行走行為，觀察到量子行走過(guò)程中量子糾纏的傳播及演化，并成功觀察到了強(qiáng)關(guān)聯(lián)光子體系中雙光子的費(fèi)米子化行為。該工作為未來(lái)利用量子隨機(jī)行走進(jìn)行多體物理現(xiàn)象的模擬以及通用量子計(jì)算的研究打下了基礎(chǔ)。
　　相關(guān)論文信息：DOI: 10.1126/science.aaw1611
　?。ㄔd于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 2019-05-07 第1版 要聞)