近日，中国科学院院士、清华年夜学传授段路明研究组于量子模仿计较范畴取患上主要冲破，初次实现512离子二维阵列的不变软禁冷却和300离子量子比特的量子模仿计较。

该事情实现了国际上最年夜范围具备单比特分辩率的多离子量子模仿计较，将本来的离子量子比特数国际记载（61离子）往前推进了一年夜步，并初次实现基在二维离子阵列的年夜范围量子模仿。

该结果研究论文近日揭晓在《天然》杂志，并被审稿人称为量子模仿范畴的“伟大前进”“值患上存眷的里程碑”。图灵奖患上主、清华年夜学交织信息研究院院长姚期智评价该结果“是伟大的成绩，它打开了量子计较的高维新纪元”。

据先容，离子阱体系被以为是最有但愿实现年夜范围量子模仿以及量子计较的物理体系之一。多个试验验证了离子量子比特的高周详相关操控，该体系的范围化被以为是重要应战。此前研究职员于保罗型离子阱（Paul Trap）中实现了至多61个离子一维阵列的量子模仿。虽然基在彭宁型离子阱（Penning Trap）可实现更年夜范围约两百离子的量子模仿，但因缺少单比特分辩探测威力而难以提取量子比特空间联系关系等主要信息，没法用在量子计较以及周详的量子模仿。

本事情中，段路明团队哄骗低温一体化离子阱技能以及二维离子阵列方案，年夜范围扩大离子量子比特数并提高离子阵列不变性，初次实现512离子的不变软禁以及边带冷却，并初次对于300离籽实现可单比特分辩的量子态丈量。

典型300离���子长程横场伊辛模子量子模仿计较成果 清华年夜学供图

研究职员进而哄骗300个离子量子比特实现可调耦合的长程横场伊辛模子的量子模仿计较。一方面经由过程准绝热演化制备阻挫伊辛模子的基态，丈量其量子比特空间联系关系，从而获取离子的团体振动模式信息，并与理论成果对于比验证；另外一方面临该模子的动力学演化举行量子模仿计较，并对于末态漫衍举行量子采样，经由过程粗粒化阐发验证其给出非平淡的几率漫衍，逾越经典计较机的间接模仿威力。该试验体系为进一步研究多体非均衡态量子动力学这一主要难题提供了强盛的东西。

该论文第一作者为清华年夜学交织信息研究院2020级玻士生郭世安，通信作者为段路明。该研究获得了科技立异2030 —“量子通讯与量子计较机”庞大工程（2021ZD0301601,2021ZD0301605）、新基石研究员工程、清华年夜学自立科研规划、教诲部、清华年夜学笃实专项以及启动经费的资助与撑持。

相干论文链接：https://doi.org/10.48550/arXiv.2311.17163

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