科学家为量子系统创建“能量缓冲区”

[看!我们的前沿技术】光明网北京2月10日电(记者景浩天)控制脆弱的量子系统就像在暴风雨中保持蜡烛燃烧。实际上,用于控制量子位的外部驱动器通常就像添加木柴:它们很快“升温”并最终失去所有独特的量子特性。这是量子计算和模拟商业化的主要障碍。北京大学物理学院研究员赵宏正研究员和中科院物理研究所研究员范恒课题组的一项新研究为这一问题提供了巧妙的解决方案。通过设计驱动场的“内部节奏”,他们成功地为量子系统创建了一个“能量缓冲区”,显着减缓了其失控过程。该成果近日发表在国际学术期刊《自然》上。如何保持连续驱动的量子系统稳定是量子物理和技术领域的重大挑战。研究小组重点研究了一种称为“预热”的显着现象,即系统在失去控制之前可以进入行为相对稳定的中间状态。研究小组提出了一种名为“随机多极驱动”的新解决方案。其核心在于主动“设计”驾驶的时间结构。通过抑制系统中容易引起“共振吸热”的低频部分,可以减慢源的能量积累。这就像在喧闹的声音面前创作有序的动作。赵宏正宣布,该实验是在名为庄子2号的超导量子处理器上进行的,该处理器包含78个量子比特。研究团队允许系统从有序状态开始,并在精心设计的随机动量下开始演化。结果很有趣。即使经过数千次驾驶循环,系统也从未“过热””很快,一个持续的“变暖”平台被证明,其行为保持稳定,其稳定时间与理论预测的普遍标度定律一致。这表明这种现象不是一个特例,而是一个可控的物理定律。“在这项研究中,我们研究了量子系统内的“纠缠熵”。“-”的快速增加也被检测到。纠缠的这种快速复杂性使得经典计算机难以模拟此类过程,凸显了独特的量子模拟器在探索前沿物理方面的优势”赵洪政说:“这表明”通过精细物理机制的精密设计,完全有可能创造出在不可避免的实验噪声和传导干扰下脆弱的结构。 “这代表着我们在稳定量子脉冲和迈向实用量子时代的旅程中迈出了坚实而重要的一步。”
(埃德作者:何欣)

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