中国科大潘建伟团队实现18个量子比特纠缠 18个月内再度刷新世界纪录

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昨天,中国科学家又刷新一项世界纪录!

中国科大潘建伟和陆朝阳领衔的团队宣布,成功将量子纠缠的比特数提升到了 18 位。他们以 6 光子系统为基础,利用光子的 3 个自由度,推出了 18 位量子比特的量子纠缠系统。该系统的详细信息由潘建伟团队整理并发表在美国物理学会主办的高水平学术期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。另外,据中国科大官方透露,该成果从投稿经国际同行评议到被正式接收,只用了三个星期的时间)。

更“可怕”的是,这距离他们上次刷新世界纪录只过去了 1 年半:2016 年年底,他们同时实现了 10 个光子量子比特和 10 个超导量子比特的纠缠。在一年半的时间内就将量子比特数提升了近两倍,不禁让我们想到半导体界的“摩尔定律”,这也不禁让我们继续期待,那在一年半之后的 2020 年,量子比特数是否又会再次刷新呢?

图丨潘健伟

而在此次的 18 位量子比特量子纠缠系统中,作为一套完备的量子纠缠系统,其主要要有两个方面的创新:一是提升的量子位数,二是成功设计的高效量子纠缠测量系统。

这就好比是信息系统的加密和解码,提升了的量子位数能将传输的信息量大幅提升,18 位的量子比特能够得到 2^18=262144 种不同的量子叠加态组合;高效的量子纠缠测量系统则能提升获取信息的效率和准确率,此次系统的量子态保真度已达 0.708±0.016。这一切都将有利于大规模的量子信息技术的发展。

量子纠缠中,计算和存储的基本单位就是量子比特,就像我们如今用的电子比特一样,以“0”和“1”不同的状态来编码储存信息。但是量子比特的方式不一样,它采取一种叫做“叠加态”的形式来储存信息,它的状态不再是单纯的“0”或者“1”,而是“0”和“1”不同权重的叠加,就像著名的薛定谔的猫一样,可死可活,可不死也可不活。

可以说,增加了量子比特的位数,那就增强了整个系统的计算能力和存储能力。这也是为什么各国的量子科学家都在竞相追逐量子比特位数的原因。

具体而言,此次的 18 位量子比特量子纠缠系统采取 6 光子系统作为基础,利用每个光子的三个自由度:路径(Path)、偏振(Polarization)和轨道角动量(OAM),拓展为 18 位的量子比特,这种方式也被称为“超量子纠缠”。

虽然前人的研究中多是采取增加光子数或者离子数来增加量子比特数,但是利用多个自由度能够更高效提高拓展量子比特数。而且,此举能在相同量子比特下使用更少的粒子(光子)数,从而进一步增加整个系统的稳定性。某些需要大量计算量和存储量的量子信息技术也将受益,例如量子超密编码、简化量子逻辑门技术以及多自由度单光子传输技术等。(来源:搜狐新闻)

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