突破！中国科学家开创量子计算新纪元：首次演示基于测量的变分量子算法

7月13日消息，中国科学家在超导量子计算领域取得了重大突破。根据最新研究成果发表于《自然》杂志的报道，中国科学技术大学潘建伟院士、朱晓波、彭承志团队与北京大学的袁骁等科研人员合作成功实现了51个超导量子比特的纠缠簇态制备和验证，这一成果刷新了所有量子系统中真正纠缠比特数目的世界纪录。同时，研究团队还首次演示了基于测量的变分量子算法，为基于测量的量子计算方案的实用化奠定了基础。

此前，要实现大规模的真正纠缠态制备，需要具备高连通性的量子系统、高保真度的多比特量子门以及高效准确的量子态保真度表征手段。然而，由于技术限制，以往的研究只能实现有限数量的纠缠比特，规模未能突破24个量子比特的限制。而中国科学家在之前构建的“祖冲之二号”超导量子计算原型机的基础上进行了进一步的研究和改进，成功将并行多比特量子门的保真度提高到99.05%，读取精度提高到95.09%。

据了解，这次突破的关键在于研究团队对设备进行了精细校准和深思熟虑的设计选择。这一成果显示了“祖冲之计算机”的强大能力，对于量子计算机发展具有重要意义。此前也有其他研究人员尝试创造类似的系统，其中量子比特数高达57个，但无法验证每个量子比特是否与其他量子比特纠缠在一起。纠缠是传统计算机和量子计算机之间的关键差异之一，也是量子算法的关键要素。

目前，研究团队成功地在我国超导量子计算原型机上纠缠了一行中的51个量子比特和一个二维平面上的30个量子比特，并在每种情况下都创造了记录。虽然目前还不清楚51个纠缠量子比特如何用于计算，但这项研究取得了令人印象深刻的技术成就，创造了一个非常复杂的系统。中国科学家的工作可以激发其他研究人员进一步探索超导量子比特的潜力和应用。

潘建伟表示：“这项工作将量子系统中真正纠缠比特数目的纪录由原先的24个大幅刷新至51个，充分展示了超导量子计算体系的优异可扩展性。”他指出，基于测量的变分量子算法的实现为基于测量的量子计算方案的实用化铺平了道路。中国科学家的这一突破不仅在学术界引起了广泛关注，也对全球的量子计算研究具有重要的推动作用。