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量子计算重大进展

2011年01月24日15:23 | 中国发展门户网 www.chinagate.cn | 给编辑写信字号：T|T

关键词： 2010科学发展报告 2010 科学发展报告中国科学院院士

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中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室(筹)的研究人员杜江峰、荣星、王亚、杨佳慧、徐南阳以及彭新华在《2010科学发展报告》上以“量子计算重大进展”为题撰文。

作者首先指出量子力学、信息理论和计算科学是上个世纪的三个巨大成就，量子信息科学结合了三个学科的原理，为计算和物理科学研究提供了更为深刻的视角。近年来，随着纳米科技的不断发展，许多性能更为优越的新型材料不断出现，进一步推动了固体量子计算的研究，使其成为当今主要热点领域之一。

作者从两个方面对他们的工作进展进行了介绍：

一、固态体系量子相干保存及退相干机制实验研究。将量子力学和计算机科学结合并实现量子计算是人类的一大梦想，而实现这一梦想的关键挑战之一就是如何解决量子体系的退相干问题。在研究工作中作者采用了经伽玛射线辐照的丙二酸单晶作为研究对象（图1-A、B、C），利用脉冲式电子顺磁共振技术，实现最优动力学解耦的脉冲序列（图1-D），研究在真实固体体系中，最优动力学解耦的可行性和有效性，比较了最优动力学解耦前后的体系中相干时间长度、并研究了固态体系中多种退相干机制产生的影响及相互关系。作者的研究结果为：1.实验实现了在一个真实固态体系中的电子自旋相干时间保存时间的延长，验证了UDD可行性和有效性。2.此种固态体系中的各种复杂的退相干机制都被仔细的考察和研究。

二.量子仿真计算氢分子基态能量。作者改进了Aspuru-Guzik的方法，利用干涉仪技术代替量子相位估计算法。在实验中，我们首先通过绝热态制备将量子态制备在模拟氢分子的基态上，然后通过模拟作用氢分子体系的量子演化从而在量子态上产生一个相对相位。最后通过干涉仪测量该相位并通过换算获得氢分子的基态能量值。同时，在实验中我们通过迭代上述过程可以将测量出来的能量值的精度逐次向前推进。最终，作者在核磁共振量子计算平台上实现了量子化学的模拟计算，模拟了氢气分子体系，从而实现了氢气分子的基态能量的计算，并且通过多次迭代，将计算精度推进到了45位有效数字，完全满足了化学计算的需要。

以上两项工作进展均受到了国际同行的高度评价。（摘自中国科学院“科学发展报告”课题组撰写的《2010科学发展报告》）