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中国科大首次实现18个量子比特的纠缠 再刷新世界纪录

2018-07-03 07:47:55 来源: 中国青年报   编辑: 徐月娥

7月2日,记者从中国科学技术大学了解到,该校潘建伟教授及其同事陆朝阳、刘乃乐、汪喜林等通过调控6个光子的偏振、路径和轨道角动量3个自由度,在国际上首次实现18个光量子比特的纠缠,刷新了所有物理体系中最大纠缠态制备的世界纪录。该成果近日以“编辑推荐”的形式发表在《物理评论快报》上。

由于量子信息技术的巨大潜在价值,欧美各国都在积极整合各方面研究力量和资源,开展国家级的协同攻关。例如,欧盟在2016年宣布启动量子技术旗舰项目,美国国会通过了“国家量子行动计划”,大型高科技公司如谷歌、微软、IBM等也纷纷强势介入量子计算研究。

多粒子纠缠的操纵作为量子计算不可逾越的技术制高点,一直是国际角逐的焦点。2016年底,潘建伟团队同时实现了10个光子比特和10个超导量子比特的纠缠,刷新并一直保持着这两个世界纪录。近期,出于商业目的,虽然IBM、英特尔、谷歌等宣布实现了更高数目的量子比特样品的加工,但是这些量子比特并没有形成纠缠态。

潘建伟及其同事过去20年一直在国际上引领着多光子纠缠和干涉度量的发展,并在此基础上开创了光子的多个自由度的调控方法。2015年,通过实现对光子偏振和轨道角动量两个自由度的量子调控技术和单光子非破坏测量,潘建伟、陆朝阳研究组首次实现单光子多自由度的量子隐形传态,相关成果被英国物理学会新闻网站“物理世界”选为“国际物理学年度突破”。此后,研究组进入实现多光子3个自由度的联合调控这一“无人区”。通过多年的不懈探索和技术攻关,研究组自主研发了高稳定单光子多自由度干涉仪,实现了不同自由度量子态之间的确定性和高效率的相干转换,完成了对18个量子比特的262144种状态的同时测量。在此基础上,研究组成功实现了18个光量子比特超纠缠态的实验制备和严格多体纯纠缠的验证,创造了所有物理体系纠缠态制备的世界纪录。该成果可进一步应用于大尺度、高效率量子信息技术,表明我国继续在国际上引领多体纠缠的研究。(王磊 王海涵)

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