我国量子计算研究获重大突破

    本报合肥10月29日电记者李陈续今天从中国科技大学获悉,由中国科大微尺度物质科学国家实验室杜江峰教授领导的研究小组和香港中文大学刘仁保教授合作,通过电子自旋共振实验技术,在国际上首次通过固态体系实验实现了最优动力学解耦,极大提高了电子自旋相干时间。今天出版的《自然》杂志上刊发了这一成果,并给予高度评价。

    将量子力学和计算机科学结合并实现量子计算是人类的一大梦想。量子计算的本质就是利用量子的相干性,而在现实中,由于环境不可避免地会对量子系统发生耦合干扰,使量子的相干性随时间衰减,发生消相干,使得计算任务无法完成。因此,为了使量子计算成为现实,一个首要急需解决的问题就是克服消相干。为了保持量子相干性,物理学家提出了很多种方法,其中,最优动力学解耦是最有效的方法之一。

    在科技部、国家基金委、中国科学院和中国科大支持下,杜江峰研究小组经过多年努力于今年4月成功建立了目前国内唯一可以同时操控电子和核自旋的实验平台。在此基础上,他们第一次在真实固态体系中开展独立实验,实现了最优动力学解耦方案。他们的研究显示,即使在常温下,这样的方案也是可以工作的,这为用固态材料研制出能在室温下使用的量子计算机奠定了基础。

    杜江峰教授介绍,以分解500位的自然整数为例,目前最快的计算机需要用几十亿年才能完成,而用量子计算机,同样的重复频度,一分钟就可以解决。但量子计算如同人类思考问题,也需要一定时间。其时间长短取决于量子的相干性,相干性保持时间越长,量子计算机就可以处理复杂程度更高、难度更大的信息,因此,提高量子相干性,对提高量子计算机的能力十分关键。

    《自然》审稿人评价:“该工作有效地保持了固态自旋比特的量子相干性,对固态自旋量子计算的真正实现具有极其重要的意义”。