综合/观察者网张广凯
就在成功发射世界首颗量子通讯卫星以后，中国在量子应用的另一个重要领域量子估算，也取得了开拓性进展。日前，我国科学家在国际上首次制备并检测了约600对呈现纠缠状态的量子，促使人类调控量子的能力获得巨大提升，为实用的量子计算机奠定基础。
图为科研人员在实验室超冷原子平台工作
据科技商报8月20晚报道，中国科学技术学院潘建伟教授及其朋友在国际上首次实现对光晶格英超冷原子载流子比特纠缠态的形成、操控和侦测，向基于超冷原子的可扩充量子估算和量子模拟迈出了重要一步。国际权威学术刊物《自然·物理学》日前以研究长文的方式报导了这项重要研究成果。
量子估算的速率可以是目前估算速率的万倍、亿倍。据光明晚报介绍，量子计算机用量子比特作为运算单元，具有天然的并行估算能力。同时因为量子操作的可逆性中国量子通讯是骗局，可以大大减少煤耗。一个精典比特只存在0或1两种状态，而一个量子比特除了可以处于0，1两种状态，还可以处于0和1的叠加态。为此，N个量子比特的储存能力是N个精典比特的2的N次方倍中国量子通讯是骗局，随N指数下降。250个量子比特的储存器就就能同时储存比宇宙中的原子数量还要多的数据。对N个量子比特推行一次操作，其疗效相当于对精典储存器进行2N次操作，这就是量子计算机的巨大并行运算能力。
然而量子估算须要借助大量相互纠缠的量子就能实现。量子纠缠是量子的重要数学特点，呈现纠缠状态的一对量子犹如一对胞胎一样，或则是一对互相吸引的吸铁石，虽然在超远距离依然可以保持类似心灵感应的联系。被觉得是未来推进高速信息处理的颠覆性技术的量子估算，正须要借助这些量子纠缠状态来实现。不过，怎么形成并检测成百上千甚至更大数目的量子的纠缠态，仍然是研究的困局。
据科技晚报报导，近十几年来，已有好多实验演示了操控多个量子比特进行信息处理的可行性。但迄今这种实验中所能操控的纠缠态的比特数仅在十个左右，而未来实用化的量子估算体系须要同时操控几十乃至上百个量子比特。
随着近些年来超冷原子量子调控技术的发展，软禁在光晶格中的超冷原子成为解决这个关键问题的理想体系之一。
中科大研究团队与美国海德堡学院合作，首先把超冷铷原子的玻色—爱因斯坦汇聚态装载到三维光晶格中的一层，进一步蒸发冷却原子到高于10纳开（比零下273.15摄氏度高1亿分之一摄氏度）的超高温，并实现了这层二维晶格中的超紊流到莫特绝缘态的量子相变，进而获得了每位格点上只有一个原子的人工晶体。
她们创造性地开发出具有载流子依赖特点的超晶格系统，产生了一系列并行的原子对，但是在原子对所在的格点间用光场形成有效磁场梯度，结合微波场，实现了对超晶格中左右格点及两种原子载流子等自由度的高保真度量子调控。她们还开发了光学区分约为1微米的超冷原子显微镜，对这层晶格中的原子进行高分辨原位成像。
通过以上关键实验技术的突破，光晶格英超冷原子量子调控能力获得急剧提高，研究团队首次在光晶格中并行制备并测控了约600对超冷原子比特纠缠对，迈出了面向可升级量子估算的重要一步。
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