新华社(she)北(bei)京5月30日(ri)电（记者魏梦佳）离子阱是通过电磁场将离子限定在有限空间内的设备，被认(ren)为是有望实现大规模量(liang)子计算的物理系统之(zhi)一。如何(he)把大量(liang)离子稳定“囚禁”于(yu)离子阱，再通过激光控制，制造量(liang)子计算的基(ji)本(ben)数据单元(yuan)“量(liang)子比特”，是项国际性(xing)难题。

中国科学(xue)院院士(shi)、清华大学(xue)交叉(cha)信息研究院段路明(ming)教授团队(dui)30日(ri)在国际学(xue)术期刊《自然》上发表一项量(liang)子模拟计算方面(mian)的突破性(xing)成果。该(gai)团队(dui)首次(ci)利用二维离子阵列实现了目(mu)前已知国际最大规模、具有“单比特分辨率”的多离子量(liang)子模拟计算，为实现大规模量(liang)子计算提供(gong)了新路径(jing)。

以离子阱制造量(liang)子比特具有长相干时间和高操控精度(du)的优势，但(dan)该(gai)技术路径(jing)的瓶颈在于(yu)很难同时实现大量(liang)离子的稳定“囚禁”和准确操控，在集(ji)成走(zou)向实用化和工程化方面(mian)尚存在挑战。如何(he)扩(kuo)大能准确操控和测量(liang)的量(liang)子比特数量(liang)是该(gai)研究的焦点问题。

清华大学(xue)交叉(cha)信息研究院助理教授吴宇恺说，此前国际上曾(ceng)基(ji)于(yu)不同技术路线实现约200个离子的量(liang)子模拟计算，但(dan)因无法(fa)探测区分单个离子的状态、难以提取相关(guan)重(zhong)要(yao)信息，无法(fa)用于(yu)精密(mi)的量(liang)子模拟计算及更大规模的通用量(liang)子计算。

“我们利用低温一体化离子阱等技术，提升离子稳定性(xing)，并利用平面(mian)状的二维离子阵列方案(an)大幅增加(jia)离子量(liang)子比特数，在国际上首次(ci)对512个离子实现了稳定‘囚禁’和冷却。”吴宇恺说。此外，团队(dui)还首次(ci)实现300个离子“单比特分辨”的量(liang)子态测量(liang)，“可区分每个离子的状态并提取其信息”——这(zhe)是量(liang)子计算的基(ji)础条(tiao)件。

量(liang)子模拟计算可模拟量(liang)子系统的运动与演化过程，是实现通用量(liang)子计算前量(liang)子计算机主要(yao)的应用形式。“这(zhe)项工作为研究复杂量(liang)子系统等基(ji)础科学(xue)问题提供(gong)了强大工具，未来有望应用于(yu)材料和药物研发、工程优化、人工智能等多领域。”段路明(ming)说。（完）