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記者6月24日從中科大獲悉，該校杜江峰教授課題組日前在國(guó)際上首次實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)壓縮量子模擬，將原先需要32量子比特的量子模擬任務(wù)壓縮到僅需5量子比特。這一實(shí)驗(yàn)的成功實(shí)現(xiàn)，預(yù)示著量子模擬能解決的問題尺度將大為增加，為量子模擬超越經(jīng)典計(jì)算提供可能。
在多體量子系統(tǒng)的研究中，若直接使用經(jīng)典計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，需要消耗指數(shù)級(jí)的巨大資源。如模擬32個(gè)自旋1/2粒子組成的多體系統(tǒng)，需要的計(jì)算量就高達(dá)10量級(jí)至20量級(jí)，對(duì)于經(jīng)典計(jì)算機(jī)而言極難完成。1982年，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主費(fèi)曼教授提出量子模擬的概念，指出使用量子模擬器研究量子系統(tǒng)僅需要極少的資源，相對(duì)經(jīng)典情形可達(dá)到指數(shù)級(jí)加速。然而，受限于目前對(duì)量子系統(tǒng)的操控能力，實(shí)驗(yàn)中可使用的量子模擬器的尺度仍然較小，這使得較大規(guī)模量子系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究，在當(dāng)前仍然難以完成。
中科大課題組利用新穎的壓縮量子模擬技術(shù)，將32量子比特的量子模擬任務(wù)壓縮到5量子比特，并成功實(shí)現(xiàn)對(duì)32自旋鏈的壓縮量子模擬，極大減少了量子模擬所需的實(shí)驗(yàn)資源。這一研究成果表明，對(duì)于特定類型的多體量子系統(tǒng)，使用壓縮量子模擬技術(shù)，可以極大減少對(duì)量子模擬器比特?cái)?shù)的需求，為當(dāng)前技術(shù)水平下實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子模擬提供了一種可行方案。
這項(xiàng)研究得到國(guó)家基金委、科技部、中科院的支持，成果發(fā)表在近日出版的著名期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上，并被選為該期編輯推薦亮點(diǎn)文章。
