中国科学家实现51个超导量子比特簇态制备 大幅刷新世界纪录

量子纠缠是量子计算加速效应的根本来源之一，纠缠比特数目的增多可使量子计算能力呈指数增长。中国科学家日前成功实现了51个超导量子比特簇态制备和验证，刷新了所有量子系统中真纠缠比特数目的世界纪录。

记者从中国科学院获悉，该研究由中国科学技术大学潘建伟院士、朱晓波、彭承志团队和北京大学袁骁等科研人员合作完成，相关成果7月12日在国际学术期刊《自然》在线发表。

量子真纠缠态比特数目的发展历史。（研究团队供图）

“量子纠缠是量子力学中最神秘也是最基础的性质之一，同时也是量子信息处理的核心资源。长期以来，实现大规模的多量子比特纠缠是各国科学家奋力追求的目标。”潘建伟介绍，其中，超导量子比特具有规模化拓展的优势，近年来发展迅速，中国科学家在超导量子比特多体纠缠制备方面取得了一系列重要成果。

据介绍，大规模的真纠缠态制备要求高连通性的量子系统、高保真的多比特量子门以及高效准确的量子态保真度表征手段，由于难以实现对量子系统性能、操控能力以及验证手段的这些要求，此前真纠缠比特的规模未能突破24个量子比特。

利用“祖冲之二号”完成的51比特一维簇态制备的线路及量子态保真度结果。（研究团队供图）

此项研究中，研究团队在前期构建的“祖冲之二号”超导量子计算原型机的基础上，进一步将并行多比特量子门的保真度提高到99.05%，读取精度提高到95.09%，并结合研究团队所提出的大规模量子态保真度验证判定方案，成功实现了51比特簇态制备和验证。

“这项工作将量子系统中真纠缠比特数目的纪录由原先的24个大幅刷新至51个，充分展示了超导量子计算体系优异的可扩展性。”潘建伟说，在此基础上，研究团队首次实现了基于测量的变分量子算法，为基于测量的量子计算方案走向实用奠定了基础。（张泉、徐海涛）