科技日报报道，来自中国科学技术大学等单位的研究团队近期取得了重大突破，成功实现了包含多达51个超导量子比特的簇态制备和验证，这一成果刷新了量子计算领域中真纠缠比特数目的世界纪录。这项重要研究不仅揭示了超导量子计算体系的出色可扩展性，还为多体量子纠缠的研究、大规模量子算法的落实以及基于测量的量子计算等后续研究铺平了道路。相关成果已在《自然》杂志上发表。
超导量子计算因其被认为是实现实用化量子计算的潜在方案之一而备受全球关注。量子比特是量子计算的基本单元，与经典比特不同，它可以处于“0”和“1”之间的叠加态，即所谓的“量子相干叠加态”。当量子叠加拓展到多量子比特体系时，就产生了量子纠缠的概念。多个量子比特的相干叠加会导致其状态空间随着比特数量的增加而呈指数增长，这是量子计算加速效应的源泉。
尽管全球科学家都在努力追求实现大规模的多量子比特纠缠，但实现这一目标一直是一项巨大的挑战。我国科学家在超导量子比特多体纠缠制备方面持续取得重要进展，从2017年起不断刷新超导量子计算领域的纠缠比特数目纪录。要实现更大规模的真纠缠态制备，需要满足一系列严苛的条件，包括高连通性的量子系统、高保真的多比特量子门以及高效准确的量子态保真度表征手段。
在前期构建的“祖冲之二号”超导量子计算原型机的基础上，研究团队通过提高并行多比特量子门的保真度和读取精度，并结合大规模量子态保真度验证判定方案，成功实现了这一重大突破。研究团队还展示了基于测量的变分量子算法的有效性，为基于测量的量子计算方案走向实用奠定了基础。
中国科学院院士潘建伟表示，这项突破性的研究不仅充分展示了超导量子计算体系的可扩展性，也为多体量子纠缠、大规模量子算法以及基于测量的量子计算等研究提供了重要推动力。这一成果对于推动量子计算技术的发展和实际应用具有深远的意义。（来源：科技日报）