記者日前從中國(guó)科學(xué)院精密測(cè)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(duì)在中性原子量子計(jì)算領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性提出并在實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證了一種基于光纖陣列的原子量子計(jì)算新架構(gòu)，解決了原子量子計(jì)算難以同時(shí)實(shí)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(duì)負(fù)責(zé)人許鵬研究員介紹道，在原型系統(tǒng)中，團(tuán)隊(duì)在光纖陣列形成的光阱里穩(wěn)定囚禁了10個(gè)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(mén)”并行操控，并清晰觀測(cè)到兩原子的里德堡阻塞效應(yīng)——這是實(shí)現(xiàn)高保真兩比特門(mén)的關(guān)鍵物理基礎(chǔ)?！霸摷軜?gòu)可以通過(guò)復(fù)制通道來(lái)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(jì)算提供了新的路徑。”許鵬說(shuō)。
中性單原子陣列因具備可擴(kuò)展、高保真門(mén)操作、長(zhǎng)相干時(shí)間及連接可重構(gòu)性等特點(diǎn)，被視為最有潛力邁向大規(guī)模、容錯(cuò)量子計(jì)算的平臺(tái)之一。然而，如何實(shí)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(duì)這一難題，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性提出一種基于光纖陣列的原子量子計(jì)算架構(gòu)新方案。方案為每個(gè)量子比特分配獨(dú)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(shí)驗(yàn)上實(shí)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(shí)代，單原子操控的效率與精度直接決定了量子計(jì)算的實(shí)用化進(jìn)程。此前，國(guó)內(nèi)外科研團(tuán)隊(duì)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。“我們的架構(gòu)通過(guò)光纖并行化設(shè)計(jì)，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(jì)算邁入下一代規(guī)?；瘧?yīng)用提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。”他說(shuō)。（操秀英）
（責(zé)任編輯：蔡文斌）
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