不同“路線”，同樣“驚艷”。繼光量子計算原型機“九章”之后，中國科學技術大學潘建偉院士團隊又成功研制出62比特可編程超導量子計算原型機“祖沖之號”，并實現可編程的二維量子行走。該成果5月7日在線發表于《科學》。
量子計算機在原理上具有超快的并行計算能力，相比經典計算機，有望通過特定算法實現指數級加速。在量子計算諸多技術路線中，超導量子計算是最有希望實現可拓展量子計算的候選者之一，其核心目標是增加集成的量子比特數目、提升超導量子比特性能，高精度相干操控更多量子比特，最終應用于實際問題。利用量子疊加、量子干涉等特性的量子行走，是經典隨機行走在量子力學中的拓展，在通用量子計算等領域具有重要應用前景。
2019年，潘建偉團隊在一維鏈結構12比特超導量子芯片上，實現12個量子比特糾纏“簇態”的制備，保真度達70％，打破了此前10個超導量子比特糾纏的紀錄。同時，他們開創性地將超導量子比特應用于量子行走研究，為多體物理現象模擬和利用量子行走進行通用量子計算研究奠定基礎。隨后，該團隊將芯片結構從一維擴展到準二維，制備出包含24個比特的高性能超導量子處理器，并首次在固態量子計算系統中，實現超過20比特的高精度量子相干調控。
近期，該團隊在自主研制二維結構超導量子比特芯片的基礎上，成功構建了世界上超導量子比特數目最多、包含62個比特的可編程超導量子計算原型機“祖沖之號”，并在該系統上成功演示了二維可編程量子行走，觀察到單粒子、雙粒子激發情形下的量子行走現象。
相比于光量子計算等技術路線，超導量子計算系統具有更好的參數可調性，可滿足不同實驗和應用需求。在超導量子處理器上成功演示可編程量子行走，是超導量子計算的重要里程碑，為在超導量子系統上實現量子優越性奠定了重要技術基礎。
審稿人認為，這是在大尺度晶格上首次實現量子行走的實驗觀測，是一項令人贊嘆的實驗。（桂運安）
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