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繼實(shí)現(xiàn)10比特、12比特、18比特的真糾纏態(tài)制備之后，來(lái)自中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)等單位的研究人員又取得了重要突破——成功實(shí)現(xiàn)51個(gè)超導(dǎo)量子比特簇態(tài)制備和驗(yàn)證，刷新了所有量子系統(tǒng)中真糾纏比特?cái)?shù)目的世界紀(jì)錄。相關(guān)成果7月12日在線發(fā)表于《自然》雜志。

超導(dǎo)量子計(jì)算被普遍認(rèn)為是最有可能率先實(shí)現(xiàn)實(shí)用化量子計(jì)算的方案之一，因而備受關(guān)注。作為量子計(jì)算的基本單元，量子比特不同于非0即1的經(jīng)典比特，它可以“同時(shí)”處于0和1疊加態(tài)，即量子相干疊加態(tài)。

當(dāng)人們把量子疊加拓展到多量子比特體系，自然就導(dǎo)致了量子糾纏的概念。多個(gè)量子比特一旦實(shí)現(xiàn)了相干疊加，其代表的狀態(tài)空間將會(huì)隨著量子比特的數(shù)目增多而呈指數(shù)增長(zhǎng)。這被認(rèn)為是量子計(jì)算加速效應(yīng)的根源。多年以來(lái)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的多量子比特糾纏一直是各國(guó)科學(xué)家?jiàn)^力追求的目標(biāo)。

然而，由于更大規(guī)模的真糾纏態(tài)制備要求高連通性的量子系統(tǒng)、高保真的多比特量子門以及高效準(zhǔn)確的量子態(tài)保真度表征手段，此前真糾纏比特的規(guī)模未能突破24個(gè)量子比特。

該研究將量子系統(tǒng)中真糾纏比特?cái)?shù)目的紀(jì)錄由24個(gè)大幅突破至51個(gè)，充分展示了超導(dǎo)量子計(jì)算體系優(yōu)異的可擴(kuò)展性，對(duì)研究多體量子糾纏、實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子算法以及基于測(cè)量的量子計(jì)算等具有重要意義。