12個超導(dǎo)量子比特的真糾纏首次制備并驗證

記者17日從中國科大了解到，該校潘建偉團(tuán)隊在基于光和超導(dǎo)量子體系糾纏態(tài)制備方面取得了兩項實驗成果：實現(xiàn)了綜合性能最優(yōu)的量子點確定性糾纏光源和國際上最大規(guī)模超導(dǎo)量子比特糾纏態(tài)12比特“簇態(tài)”的制備。這兩項成果日前在《物理評論快報》以“編輯推薦”的形式發(fā)表。

大規(guī)模量子計算技術(shù)的主要挑戰(zhàn)，是如何可擴(kuò)展和高精度地實現(xiàn)量子態(tài)的制備與操控。多比特量子糾纏作為量子計算技術(shù)的核心指標(biāo)，一直是國際各研究團(tuán)隊競相角逐的焦點。

雙光子糾纏是可擴(kuò)展光量子信息處理的核心資源，其性能的主要衡量指標(biāo)有糾纏保真度、產(chǎn)生和提取效率以及光子全同性?？蒲腥藛T利用自組裝半導(dǎo)體銦鎵砷量子點實現(xiàn)了目前綜合性能最優(yōu)的確定性糾纏光源，通過設(shè)計寬帶“靶眼”諧振腔，利用雙光子脈沖共振激發(fā)，首次實現(xiàn)了保真度90%、產(chǎn)生效率59%，提取效率62%，光子不可分辨性90%的糾纏光源。該實驗中發(fā)展的高品質(zhì)糾纏光源技術(shù)，未來將可進(jìn)一步應(yīng)用于高效率多光子糾纏實驗和遠(yuǎn)距離量子通信等方面。

在超導(dǎo)量子計算方面，能否制備更大規(guī)模糾纏態(tài)成為衡量超導(dǎo)量子計算系統(tǒng)綜合性能的重要指標(biāo)。潘建偉教授團(tuán)隊首次制備并驗證了12個超導(dǎo)比特的真糾纏，保真度達(dá)到70%，打破了之前創(chuàng)造的10個超導(dǎo)量子比特糾纏的紀(jì)錄。這也是目前固態(tài)量子系統(tǒng)中規(guī)模最大的多體糾纏態(tài)，可為下一步實現(xiàn)大規(guī)模隨機(jī)線路采樣和可擴(kuò)展單向量子計算奠定基礎(chǔ)。(記者 吳長鋒)

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