記者日前從中國科學(xué)院精密測量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院獲悉，該院詹明生、許鵬團(tuán)隊在中性原子量子計算領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。該團(tuán)隊創(chuàng)新性提出并在實驗中驗證了一種基于光纖陣列的原子量子計算新架構(gòu)，解決了原子量子計算難以同時實現(xiàn)高并行、高速率和高穩(wěn)定性尋址操控的難題。相關(guān)成果發(fā)表在《自然·通訊》上。
研究團(tuán)隊負(fù)責(zé)人許鵬研究員介紹道，在原型系統(tǒng)中，團(tuán)隊在光纖陣列形成的光阱里穩(wěn)定囚禁了10個單原子，首次在二維原子陣列中展示了高保真的“任意單比特門”并行操控，并清晰觀測到兩原子的里德堡阻塞效應(yīng)——這是實現(xiàn)高保真兩比特門的關(guān)鍵物理基礎(chǔ)。“該架構(gòu)可以通過復(fù)制通道來擴(kuò)大規(guī)模，并且兼容集成光子芯片，為邁向大規(guī)模中性原子量子計算提供了新的路徑?！痹S鵬說。
中性單原子陣列因具備可擴(kuò)展、高保真門操作、長相干時間及連接可重構(gòu)性等特點，被視為最有潛力邁向大規(guī)模、容錯量子計算的平臺之一。然而，如何實現(xiàn)高效且精準(zhǔn)的單原子操控，一直是該體系邁向?qū)嵱没淖畲筇魬?zhàn)之一。
面對這一難題，研究團(tuán)隊創(chuàng)新性提出一種基于光纖陣列的原子量子計算架構(gòu)新方案。方案為每個量子比特分配獨立光纖控制通道，使系統(tǒng)能夠同步、高速、精準(zhǔn)地操控任意原子，在實驗上實現(xiàn)了“既快又準(zhǔn)”的原子尋址技術(shù)突破。
許鵬介紹，在NISQ（含噪聲的中等規(guī)模量子）時代，單原子操控的效率與精度直接決定了量子計算的實用化進(jìn)程。此前，國內(nèi)外科研團(tuán)隊雖已在大規(guī)模原子陣列系統(tǒng)取得進(jìn)展，但尋址技術(shù)的局限性始終制約性能提升?！拔覀兊募軜?gòu)通過光纖并行化設(shè)計，徹底解決了高精度與高效率不可兼得的矛盾，為中性原子量子計算邁入下一代規(guī)?；瘧?yīng)用提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐?！彼f。（操秀英）
（責(zé)任編輯：蔡文斌）
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