新安晚報 安徽網 大皖客戶端訊 在復雜量子多體系統的模擬中，每多涉及一個粒子，在經典計算中的計算量往往會成倍增加，即所謂隨粒子數目增加而指數增加。所以微觀到人類基因圖譜的繪制，宏觀的宇宙天體的演化，都急需量子計算技術的迅速發展。而發展量子計算技術，首先需要有足夠多的糾纏量子比特，然后需要對這些糾纏量子比特之間的相關關系進行推演。

記者從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉、朱曉波和彭承志等組成的超導量子實驗團隊，聯合中國科學院物理研究所范桁等理論小組，開創性地將超導量子比特應用到量子行走的研究中。該工作將對未來多體物理現象的模擬以及利用量子行走進行通用量子計算研究產生重要影響。該研究成果5月2日在線發表在國際權威學術期刊《科學》上。

隨機行走指行走者在特定路線或者區域無規律移動，例如布朗運動、擴散等物理現象，發生在經典物理體系中的稱為經典隨機行走。量子行走是經典隨機行走在量子力學中的拓展，區別于經典隨機行走，由于量子具有疊加態的特性，粒子在格點中行走的特性需要用量子力學的波函數統計規律來詮釋。量子行走本身可以模擬多體物理體系的量子行為，理論上最終可用于通用量子計算，因此科學界高度關注。

超導量子計算是量子計算最有前景的方案之一，作為固態量子計算方案，其內在的優勢在于工藝本身便具有良好的可擴展性。然而，在不斷集成更多的量子比特的同時，如何保證所有量子比特的質量是目前最大的挑戰。

潘建偉教授及其同事朱曉波、陸朝陽、彭承志等不久前成功實現了12個量子比特的多體真糾纏態“簇態”的制備，刷新了超導量子比特糾纏的世界記錄。尤其重要的是，中國科大團隊方案比之前的方案有更好的可擴展性。這一記錄也是目前固態量子系統內最大的多體真糾纏比特數目，標志著中國科大自主研制的超導量子計算系統的整體性能已達到了國際最先進的水平，為下一步實現大規模隨機線路采樣等“量子霸權”問題和可擴展單向量子計算奠定了基礎。相關成果發表于3月份的《物理評論快報》。

基于這一擁有足夠多量子糾纏的高質量量子計算系統，研究團隊在世界上首次嘗試在固態量子計算系統中實驗演示強關聯糾纏體系的量子行走。研究團隊詳細研究了單粒子及雙粒子激發下的量子行走行為，觀察到量子行走過程中量子糾纏的傳播及演化，并成功觀察到了強關聯光子體系中雙光子的費米子化行為。該工作為未來利用量子隨機行走進行多體物理現象的模擬以及通用量子計算的研究打下了基礎。

范瓊 新安晚報 安徽網 大皖客戶端記者陳牧