光明日報北京6月19日電（記者齊芳、常河）量子計算機的研制是近年來各國激烈競爭的科學和技術(shù)高地，在不同的實現(xiàn)路徑中，我國科學家在超冷原子量子計算和模擬中取得了領(lǐng)先。18日，中國科學院宣布，中國科學技術(shù)大學潘建偉、苑震生等在超冷原子量子計算和模擬研究中取得重要進展——在理論上提出并實驗實現(xiàn)原子深度冷卻新機制的基礎(chǔ)上，在光晶格中首次實現(xiàn)了1250對原子高保真度糾纏態(tài)的同步制備，為基于超冷原子光晶格的規(guī)�；孔佑嬎闩c模擬奠定了基礎(chǔ)。這一成果19日在線發(fā)表于學術(shù)期刊《科學》上。
潘建偉介紹，量子糾纏是量子計算的核心資源，量子計算的能力將隨糾纏比特數(shù)目的增長呈指數(shù)增長。因而，大規(guī)模糾纏態(tài)的制備、測量和相干操控是該研究領(lǐng)域的核心問題。而解決這個核心問題的首要條件，就是同步制備高品質(zhì)糾纏粒子對。超冷原子是利用冷卻手段將原子制備到接近絕對零度的狀態(tài)，利用其在低溫狀態(tài)下表現(xiàn)出的量子力學特性，實現(xiàn)規(guī)模化量子糾纏。光晶格是對超冷原子的一種操縱方法。潘建偉說：“在實現(xiàn)量子比特的眾多物理體系中，光晶格超冷原子比特和超導(dǎo)比特具備良好的可升擴展性和高精度的量子操控性，是最有可能率先實現(xiàn)規(guī)�；孔蛹m纏的系統(tǒng)。”
自2010年開始，中國科大研究團隊與德國海德堡大學合作，對基于超冷原子光晶格的可拓展量子信息處理展開聯(lián)合攻關(guān)。
在最新的實驗中，團隊首次提出了一種新的制冷機制：使用交錯式晶格結(jié)構(gòu)將處在絕緣態(tài)的冷原子浸泡到超流態(tài)冷原子中，通過絕緣態(tài)和超流態(tài)之間高效率的原子和熵的交換，使系統(tǒng)中的熱量主要以超流態(tài)低能激發(fā)的形式存儲，再用精確的調(diào)控手段將超流態(tài)移除，從而獲得低熵的完美填充晶格。團隊在實驗中實現(xiàn)了這一制冷過程，制冷后使系統(tǒng)的熵降低了65倍，達到了創(chuàng)紀錄的低熵，使得晶格中原子填充率大幅提高到99.9%以上。在此基礎(chǔ)上，該團隊開發(fā)了兩原子比特高速糾纏門，獲得了糾纏保真度為99.3%的1250對糾纏原子。
據(jù)介紹，在該研究工作的基礎(chǔ)上，研究團隊將通過連接多對糾纏原子的方法，制備幾十到上百個原子比特的糾纏態(tài)，用以開展單向量子計算和復(fù)雜強關(guān)聯(lián)多體系統(tǒng)量子模擬研究。
《光明日報》（ 2020年06月20日 04版）
