新華社北京5月30日電(dian)（記者魏夢佳）離(li)子(zi)阱是通過電(dian)磁場(chang)將離(li)子(zi)限定在有限空間內(nei)的設備，被認為是有望實現大規模量子(zi)計(ji)(ji)算的物理系統之一。如何把(ba)大量離(li)子(zi)穩定“囚禁(jin)”于離(li)子(zi)阱，再通過激光(guang)控制(zhi)，制(zhi)造量子(zi)計(ji)(ji)算的基本數據單元“量子(zi)比特”，是項國際(ji)性難題。

　　中國科學院院士、清華大(da)(da)(da)學交叉信息研(yan)究院段路明教授(shou)團(tuan)隊30日在(zai)國際學術期刊《自然》上發表一項(xiang)量(liang)子(zi)模(mo)擬計算(suan)方面的突破性成果。該(gai)團(tuan)隊首次(ci)利用(yong)二(er)維(wei)離子(zi)陣列實現(xian)了(le)目前(qian)已知國際最大(da)(da)(da)規(gui)模(mo)、具有(you)“單比特(te)分辨(bian)率”的多離子(zi)量(liang)子(zi)模(mo)擬計算(suan)，為實現(xian)大(da)(da)(da)規(gui)模(mo)量(liang)子(zi)計算(suan)提供了(le)新路徑(jing)。

　　以離子(zi)(zi)阱制造(zao)量(liang)子(zi)(zi)比特(te)具有長相干時(shi)間和高(gao)操(cao)控精度的優(you)勢，但(dan)該(gai)技術路徑(jing)的瓶頸(jing)在(zai)(zai)于(yu)很(hen)難同時(shi)實現(xian)大量(liang)離子(zi)(zi)的穩定“囚禁”和準(zhun)確(que)操(cao)控，在(zai)(zai)集成走向實用化和工程(cheng)化方面(mian)尚存在(zai)(zai)挑戰。如何擴大能準(zhun)確(que)操(cao)控和測量(liang)的量(liang)子(zi)(zi)比特(te)數(shu)量(liang)是該(gai)研究的焦點問題。

　　清華大(da)學交(jiao)叉信(xin)(xin)息(xi)研究院助理教授(shou)吳宇愷說(shuo)，此前國際上曾基(ji)于不同(tong)技術路線實現(xian)約(yue)200個離子(zi)的(de)(de)量(liang)子(zi)模(mo)擬計算(suan)，但因無法(fa)探測區分單(dan)個離子(zi)的(de)(de)狀態(tai)、難以提取(qu)相(xiang)關重要信(xin)(xin)息(xi)，無法(fa)用于精密的(de)(de)量(liang)子(zi)模(mo)擬計算(suan)及更大(da)規(gui)模(mo)的(de)(de)通用量(liang)子(zi)計算(suan)。

　　“我(wo)們利用低(di)溫一體化(hua)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)阱等技術，提升離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)穩(wen)(wen)定性，并利用平(ping)面狀的(de)(de)二維離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)陣列方案大幅增(zeng)加(jia)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)量(liang)子(zi)(zi)(zi)比特(te)數，在國際(ji)上首次對512個離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)實現(xian)了穩(wen)(wen)定‘囚(qiu)禁’和冷卻。”吳宇愷說。此外，團(tuan)隊還首次實現(xian)300個離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)“單比特(te)分辨(bian)”的(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)(zi)態測量(liang)，“可區分每個離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)狀態并提取其信息”——這是量(liang)子(zi)(zi)(zi)計(ji)算的(de)(de)基礎條(tiao)件。

　　量(liang)子(zi)模擬計(ji)算(suan)可模擬量(liang)子(zi)系統的(de)運動與演化(hua)(hua)過程，是(shi)實現通用(yong)量(liang)子(zi)計(ji)算(suan)前量(liang)子(zi)計(ji)算(suan)機主要的(de)應(ying)用(yong)形式(shi)。“這項(xiang)工(gong)作為研(yan)(yan)究復(fu)雜量(liang)子(zi)系統等(deng)基(ji)礎科學(xue)問題(ti)提供了強大工(gong)具，未來(lai)有望應(ying)用(yong)于材料和藥物研(yan)(yan)發、工(gong)程優化(hua)(hua)、人工(gong)智(zhi)能等(deng)多領(ling)域。”段路(lu)明(ming)說。