記者5月30日從清華大學獲悉，該校段路明研究組近日在量子模擬計算領域取得重要突破，首次實現512離子二維陣列的穩定囚禁冷卻，以及300離子量子比特的量子模擬計算。該工作實現國際上最大規模具有單比特分辨率的多離子量子模擬計算，將原來的離子量子比特數國際紀錄（61離子）往前推進一大步，并首次實現基于二維離子陣列的大規模量子模擬。該成果論文發表在最新一期的國際權威學術期刊《自然》上。
離子阱系統被認為是最有希望實現大規模量子模擬和量子計算的物理系統之一。多個實驗驗證離子量子比特的高精密相干操控，該系統的規模化被認為是主要挑戰。
此項工作中，研究人員利用低溫一體化離子阱技術和二維離子陣列方案，大規模擴展離子量子比特數并提高離子陣列穩定性，首次實現512離子的穩定囚禁和邊帶冷卻，并首次對300離子實現可單比特分辨的量子態測量。
研究人員進而利用300個離子量子比特實現可調耦合的長程橫場伊辛模型的量子模擬計算。一方面，通過準絕熱演化制備阻挫伊辛模型的基態，測量其量子比特空間關聯，從而獲取離子的集體振動模式信息，并與理論結果對比驗證；另一方面，對該模型的動力學演化進行量子模擬計算，并對末態分布進行量子采樣，通過粗粒化分析驗證其給出非平庸的概率分布，超越經典計算機的直接模擬能力。該實驗系統為進一步研究多體非平衡態量子動力學這一重要難題提供了強大工具。
記者5月30日從清華大學獲悉，該校段路明研究組近日在量子模擬計算領域取得重要突破，首次實現512離子二維陣列的穩定囚禁冷卻，以及300離子量子比特的量子模擬計算。該工作實現國際上最大規模具有單比特分辨率的多離子量子模擬計算，將原來的離子量子比特數國際紀錄（61離子）往前推進一大步，并首次實現基于二維離子陣列的大規模量子模擬。該成果論文發表在最新一期的國際權威學術期刊《自然》上。
離子阱系統被認為是最有希望實現大規模量子模擬和量子計算的物理系統之一。多個實驗驗證離子量子比特的高精密相干操控，該系統的規模化被認為是主要挑戰。
此項工作中，研究人員利用低溫一體化離子阱技術和二維離子陣列方案，大規模擴展離子量子比特數并提高離子陣列穩定性，首次實現512離子的穩定囚禁和邊帶冷卻，并首次對300離子實現可單比特分辨的量子態測量。
研究人員進而利用300個離子量子比特實現可調耦合的長程橫場伊辛模型的量子模擬計算。一方面，通過準絕熱演化制備阻挫伊辛模型的基態，測量其量子比特空間關聯，從而獲取離子的集體振動模式信息，并與理論結果對比驗證；另一方面，對該模型的動力學演化進行量子模擬計算，并對末態分布進行量子采樣，通過粗粒化分析驗證其給出非平庸的概率分布，超越經典計算機的直接模擬能力。該實驗系統為進一步研究多體非平衡態量子動力學這一重要難題提供了強大工具。
本文鏈接：清華團隊首次實現基于數百離子量子比特的量子模擬計算http://www.sq15.cn/show-2-6493-0.html
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