清华大学科研团队首次实现基于数百离子量子比特的量子模拟计算
发布时间：2024-05-31 10:08:36来源：
近日，清华大学段路明研究组在量子模拟计算领域取得重要突破，首次实现了512离子二维阵列的稳定囚禁冷却以及300离子量子比特的量子模拟计算。该研究成果于日前在线发表于国际学术期刊《自然》上。
量子模拟是指用量子计算机去模拟一个用其他实验方法难以直接研究的复杂量子系统。在这项研究中，研究人员利用低温一体化离子阱技术和二维离子阵列方案，大规模扩展离子量子比特数并提高离子阵列稳定性，首次实现512离子的稳定囚禁和边带冷却，并首次对300离子实现可单比特分辨的量子态测量。
研究人员利用300个离子量子比特实现了可调耦合的长程横场伊辛模型的量子模拟计算。通过准绝热演化制备阻挫伊辛模型的基态，测量其量子比特空间关联，获取离子的集体振动模式信息，并与理论结果对比验证。同时，对该模型的动力学演化进行量子模拟计算，并对末态分布进行量子采样，通过粗粒化分析验证其给出非平庸的概率分布，超越经典计算机的直接模拟能力。
该实验系统为进一步研究多体非平衡态量子动力学这一重要难题提供了强大工具。这一成果将推动量子模拟计算领域的发展，为解决复杂量子系统的研究提供新的思路和方法。
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