記者5月8日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校中科院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院的研究團隊，成功研制了62比特可編程超導(dǎo)量子計算原型機“祖沖之號”，這是目前公開報道的世界上最大量子比特數(shù)的超導(dǎo)量子體系。在此基礎(chǔ)上，團隊實現(xiàn)了可編程的二維量子行走，這是實現(xiàn)更大規(guī)模量子模擬，甚至邁向通用量子計算的一條途徑。相關(guān)研究成果于5月7日在線發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。

　　量子計算機在原理上具有超快的并行計算能力，可望通過特定算法在一些具有重大社會和經(jīng)濟價值的問題如密碼破譯、大數(shù)據(jù)優(yōu)化、材料設(shè)計、藥物分析等方面，相比于經(jīng)典計算機實現(xiàn)指數(shù)級別的加速。當(dāng)前，量子計算機研制作為世界科技前沿的重大挑戰(zhàn)之一，已經(jīng)成為歐美各發(fā)達國家競相角逐的焦點。超導(dǎo)量子計算相比于光子等系統(tǒng)具有更好的參數(shù)可調(diào)性。作為最有希望實現(xiàn)可拓展量子計算的候選者之一，超導(dǎo)量子計算的核心目標(biāo)是如何同步地增加所集成的量子比特數(shù)目以及提升超導(dǎo)量子比特性能，從而能夠高精度相干操控更多的量子比特，實現(xiàn)對特定問題處理速度上的指數(shù)加速，并最終應(yīng)用于實際問題中。

　　潘建偉、朱曉波、彭承志等長期瞄準(zhǔn)超導(dǎo)量子計算的上述核心目標(biāo)，取得了一系列重要進展。2019年初，在一維鏈結(jié)構(gòu)12比特超導(dǎo)量子芯片上實現(xiàn)了12個量子比特糾纏“簇態(tài)”的制備，保真度達到70%，打破了之前創(chuàng)造的10個超導(dǎo)量子比特糾纏的紀(jì)錄。同時，該團隊開創(chuàng)性地將超導(dǎo)量子比特應(yīng)用到量子行走的研究中,為未來多體物理現(xiàn)象的模擬以及利用量子行走進行通用量子計算的研究奠定了基礎(chǔ)。隨后，該團隊將芯片結(jié)構(gòu)從一維擴展到準(zhǔn)二維，制備出包含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。

　　近期，該團隊在自主研制二維結(jié)構(gòu)超導(dǎo)量子比特芯片的基礎(chǔ)上，成功構(gòu)建了國際上超導(dǎo)量子比特數(shù)目最多、包含62個比特的可編程超導(dǎo)量子計算原型機“祖沖之號”，并在該系統(tǒng)上成功進行了二維可編程量子行走的演示�？蒲腥藛T在二維結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)量子比特芯片上，觀察了單粒子及雙粒子激發(fā)情形下的量子行走現(xiàn)象，實驗研究了二維平面上量子信息傳播速度，同時通過調(diào)制量子比特連接的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的方式構(gòu)建馬赫——曾德爾干涉儀，實現(xiàn)了可編程的雙粒子量子行走。

　　在超導(dǎo)量子處理器上成功演示可編程量子行走，這是一個重要的里程碑。它為進行更復(fù)雜量子多體模擬提供了堅實基礎(chǔ)；未來，基于這一原理，可進一步實現(xiàn)量子搜索算法，甚至通用量子計算。(陳婉婉)