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          我國(guó)科學(xué)家在量子計(jì)算領(lǐng)域取得重大突破

          2024-05-06 15:29:00

          來(lái)源:人民網(wǎng) 原創(chuàng)稿

          人民網(wǎng)北京5月6日電 (記者趙竹青)記者從中國(guó)科學(xué)院獲悉,近日,我國(guó)科學(xué)家在量子計(jì)算領(lǐng)域取得重大突破:利用“自底而上”的量子模擬方法,在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了光子的分?jǐn)?shù)量子反?;魻枒B(tài)。相關(guān)成果以長(zhǎng)文的形式于北京時(shí)間5月3日發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。

          霍爾效應(yīng)是指當(dāng)電流通過(guò)置于磁場(chǎng)中的材料時(shí),電子受到洛倫茲力的作用,在材料內(nèi)部產(chǎn)生垂直于電流和磁場(chǎng)方向的電壓。這個(gè)效應(yīng)由美國(guó)科學(xué)家霍爾在1879年發(fā)現(xiàn),并被廣泛應(yīng)用于電磁感測(cè)領(lǐng)域。反?;魻栃?yīng)是指無(wú)需外部磁場(chǎng)的情況下觀測(cè)到相關(guān)效應(yīng)。

          中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陸朝陽(yáng)、陳明城教授等利用基于自主研發(fā)的Plasmonium(等離子體躍遷型)超導(dǎo)高非簡(jiǎn)諧性光學(xué)諧振器陣列,實(shí)現(xiàn)了光子間的非線性相互作用,并進(jìn)一步在此系統(tǒng)中構(gòu)建出作用于光子的等效磁場(chǎng)以構(gòu)造人工規(guī)范場(chǎng),在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了光子的分?jǐn)?shù)量子反?;魻枒B(tài)。

          傳統(tǒng)的量子霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究采用“自頂而下”的方式,難以對(duì)系統(tǒng)微觀量子態(tài)進(jìn)行單點(diǎn)位獨(dú)立地操控和測(cè)量。與之相對(duì)地,人工搭建的量子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰,靈活可控,是一種“自底而上”研究復(fù)雜量子物態(tài)的新范式。該研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上自主研發(fā)并命名了一種新型超導(dǎo)量子比特Plasmonium,并進(jìn)一步構(gòu)造出作用于光子的等效磁場(chǎng),解決了實(shí)現(xiàn)光子分?jǐn)?shù)量子反?;魻栃?yīng)的兩個(gè)關(guān)鍵難題。這樣的人造系統(tǒng)具有可尋址、單點(diǎn)位獨(dú)立控制和讀取,以及可編程性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì),為實(shí)驗(yàn)觀測(cè)和操縱提供了新的手段。

          《科學(xué)》雜志審稿人高度評(píng)價(jià)這一工作,認(rèn)為這一工作“是利用相互作用光子進(jìn)行量子模擬的重大進(jìn)展”。

          諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主Frank Wilczek評(píng)價(jià):這種“自底而上”、用人造原子構(gòu)建哈密頓量的途徑是一個(gè)“非常有前途的想法”,這是一個(gè)令人印象深刻的實(shí)驗(yàn),為基于任意子的量子信息處理邁出了重要一步。沃爾夫獎(jiǎng)獲得者Peter Zoller評(píng)價(jià):“這在科學(xué)和技術(shù)上都是一項(xiàng)杰出的成就”“實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)是多年來(lái)全球頂級(jí)實(shí)驗(yàn)室競(jìng)爭(zhēng)的量子模擬的圣杯之一”。

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