光明网讯（记者宋亚娟）日前，记者从中国科学技术研究院获悉，中国科学技术大学量子信息与量子技术创新研究院潘建伟、朱晓波、彭承志组成的研究团队与成都大学袁晓合作，成功实现了51个超导量子位簇态的制备与验证，打破了所有量子系统中真正纠缠位数量的世界纪录，并首次进行了论证。基于检测的可变量子算法的时间。
这项工作大幅打破了量子系统中真正纠缠比特数的记录，从24位增加到51位，充分展示了超导量子估计系统优异的可扩展性，对于多体量子纠缠的研究、大规模量子算法的实现以及基于探测的量子估计具有重要意义。 相关研究成果于7月12日在线发表在国际学术期刊《自然》上。
量子纠缠是量子热学中最神秘、最基础的性质之一，也是量子信息处理的核心资源，也是量子估计加速效应的根本来源之一。 多年来，大规模多量子比特纠缠的实现仍然是各国科学家追求的目标。 自1998年借助核磁共振系统制备出第一个3位GHZ态以来，真正的多体纠缠态的制备已成为包括光子、离子陷阱、金刚石氮空位色心、中性原子和超导量子位在内的各种数学系统尺度扩展的重要表征方法。 其中，超导量子比特具有大规模扩展的优势，近年来发展迅速。 中国科学家在超导量子比特多体纠缠制备方面取得了一系列重要成果。 2017年以来，他们陆续完成了10位、12位、18位真纠缠态的制备，不断打破超导量子估计领域纠缠位数量的记录。
量子真纠缠比特数的发展历史
然而，制备更大规模的真纠缠态需要高连通性的量子系统、高保真度的多位量子门以及高效精确的量子态保真度表征方法。 高连通性保证了大规模量子态生成的可能性，防止由于缺陷和连通性不足而导致量子态尺度的限制； 只有通过高保真量子门才能将量子比特连接起来，生成高保真多体量子纠缠态； 高效的量子态表示是克服随比特数呈指数下降的量子态尺度复杂性、保证量子态保真度准确性的重要保证。 由于无法实现量子系统性能、控制能力和验证方法的要求女量子物理学家，真正的纠缠比特规模不能超过24个量子比特。
在前期建立的“祖冲之二号”超导量子估测靶机的基础上，研究团队进一步将并行多位量子门保真度提升至99.05%，读取精度提升至95.09%。 结合研究团队提出的大规模量子态保真度验证与判断方案女量子物理学家，成功实现了51位簇状态准备与验证。 最终，51位一维簇状态的保真度达到0.637±0.030，超出纠缠判断阈值0.5 13个标准差。 在此基础上，研究团队结合基于检测的变分量子本征求解器求解小尺度扰动平面码的本征能量，首次实现了基于检测的变分量子算法，为基于检测的量子估计方案的实用化奠定了基础。
“祖冲之二号”完成的51位一维簇态制备的电路和量子态保真度结果
据介绍，六年来，中科院科研团队勤奋研究、潜心攻关，取得了一系列具有国际影响力的重大原创成果。 未来，中科院将聚焦量子通信、量子估计、量子精密探测等世界科技前沿，不断在重大科学问题研究和关键核心技术突破上取得新突破，努力占领科技制高点，为实现高水平科技自立自强作出贡献。