科技日報消息，中國科學技術大學郭光燦院士團隊研制出完全可控的相位消相幹量子模拟器。該團隊李傳鋒研究組與芬蘭圖爾庫大學的理論研究組合作，成功研制出光子頻率和相位均可調控的量子模拟器，通過程式設計控制即可實作任意的相位消相幹過程。該成果 8 月 27 日發表在國際權威期刊《自然 · 通訊》上。
經典計算機的基本單元是比特，其值可以是 0 或 1。環境幹擾導緻比特的值由 0 變為 1，1 變為 0 時，就會出錯。而量子計算機的基本單元是量子比特，可以處于 0 和 1 的疊加狀态。環境幹擾下即使 0 和 1 能夠保持不變，量子比特依然會出錯，這是因為環境可以導緻 0 和 1 之間的相位發生變化，進而改變整個量子比特導緻出錯，這個過程就是相位消相幹，如何克服它是量子計算機研制過程中遇到的最大困難。如果能構造出完全可控的相位消相幹研究平台，必将推進量子計算機的研制過程。
實驗裝置圖
李傳鋒研究組在光學系統中完成了這一任務。他們把單個光子的偏振作為量子比特，而光子的頻率作為環境，構造出完全可控相位演化量子模拟器。研究組通過巧妙的光路設計，把光子的頻率分布轉化到空間分布，并把兩種偏振的光轉變成兩束平行光輸入到空間光調制器上，通過對空間光調制器的程式設計控制可以構造出光子的任意頻率分布和相位分布，進而實作任意的相位消相幹過程。
作為執行個體，研究組利用可控相位消相幹量子模拟器研究了一個和橫場伊辛（Ising）鍊相耦合的量子比特，展示了它在順磁相、鐵磁相以及相變點的三種完全不同的相位消相幹過程。
程式設計實作各種複雜的頻率分布圖和相位分布圖
完全可控相位消相幹量子模拟器将為研究任意實體系統的相位消相幹和研究開放量子系統的基本實體問題提供實驗平台。如何把這一量子模拟器推廣到多光子情況，将是研究組進一步研究的問題。
博士研究所學生劉曌地為論文的共同第一作者。該工作得到了科技部、國家自然科學基金委、中科院、教育部的資助。
原文釋出時間為：2018-09-3
本文來自雲栖社群合作夥伴新智元，了解相關資訊可以關注“AI_era”。
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重大突破！中科大郭光燦團隊研制出完全可控量子模拟器