“量子通信之后，中国量子计算机也获世界领先成果”

世界上第一颗量子通信卫星发射成功后，中国量子应用的另一个重要行业量子计算也取得了开拓性的进展。 最近，中国科学家在国际上首次制造和测量了约600组呈纠缠态的量子，大大提高了人类控制量子的能力，为实用的量子计算机奠定了基础。

据科技日报8月20日报道，中国科技大学潘建伟院士及其同事在国际上首次实现了光晶格中超冷原子自旋纠缠态的发生、操作和探测，向基于超冷原子的可扩展量子计算和量子模拟迈出了重要的一步。 国际权威学术杂志《自然与·》； 《物理学》日前以研究长文的形式报道了这一重要的研究成果。

量子计算的速度可以是现在计算速度的万倍、亿倍。 光明日报报道，量子计算机以量子比特为运算单元，具有天然的并行计算能力。 另外，由于量子操作的可逆性，可以大幅降低能量消耗量。 虽然一个经典比特只存在0或1这两个状态，但一个量化比特不仅有0、1这两个状态，还有0和1的叠加状态。 因为，n个量化比特的存储能力是n个经典比特的2的n次方倍，并随n指数而增加。 250个量子比特的存储器可以存储比宇宙原子数多的数据。 如果对个量子比特执行一次操作，其效果相当于对经典存储器执行2n次操作，这就是量子计算机巨大的并行运算能力。

但是，量子计算必须大量利用相互交织的量子才能实现。 量子纠缠是量子的重要物理特征，呈纠缠态的一对量子就像双胞胎一样，或者像互相吸引的磁铁一样，即使在超远距离也能保持心灵感应的联系。 被认为是推进未来高速新闻解决的卓越技术的量子计算，有必要利用这种量子纠缠态来实现。 但是，如何生成和测量几百、几千或更多量的量子纠缠态，是研究的难题。

据《科学技术日报》报道，近十几年来，许多实验已经显示出了操纵大量量子比特进行新闻解决的可能性。 但是，迄今为止，这些实验中可以操作的纠缠态的比特数只有10个左右，但在将来实用化的量子计算体系中需要数十至数百个量子比特，正在进行操作。

随着近年来超冷原子量子控制技术的迅速发展，困在光晶格中的超冷原子成为处理这一重要问题的理想体系之一。

中科大研究小组与德国海德堡大学合作，首先将超冷铷原子的玻色-爱因斯坦凝聚状态搭载在三维光晶格中的一层，再将冷却原子蒸发到低于10纳米开放(比负273.15度高1亿分之一度)的超低温，在这个二维晶格中

他们创造性地开发了具有自旋相关特征的超晶格系统，形成了一系列并行的原子对，同时在原子对所在的晶格点之间产生了光场比较有效的磁场梯度，与微波场耦合，实现了超晶格中左右晶格点和两种原子自旋等自由度的高保真测量子控制。 他们还开发了光学分辨率约为1微米的超冷原子显微镜，将该晶格中的原子进行了高分辨率原位成像。

由于以上关键实验技术的突破，光栅中超冷原子量子控制能力大幅提高，研究小组首次在光栅中并行制造和测量了约600对超冷原子位的纠缠对，朝着可升级的量子计算迈出了重要的一步。

本文：《“量子通信之后，中国量子计算机也获世界领先成果”》