實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)利用這一芯片生成并標(biāo)定了18比特的全局糾纏的GHZ態(tài),，以及20比特的薛定諤貓態(tài),。

“我們確實(shí)看到了在經(jīng)驗(yàn)世界中看不到的現(xiàn)象,，用更形象就是——一只由20個(gè)人造原子構(gòu)成的‘貓’,，薛定諤貓態(tài),。”宋超說(shuō),。

圖：在實(shí)驗(yàn)控制條件下,，20個(gè)人造原子集體從零時(shí)刻起跑后的相干演化動(dòng)態(tài)過程的捕捉。不到200納秒的過程中,，人造原子的集體狀態(tài)歷經(jīng)多次變身,，在不同時(shí)間點(diǎn)出現(xiàn)有不同組份數(shù)（對(duì)應(yīng)球中紅色圈的數(shù)量）的薛定諤貓態(tài)，最終形成2組份（同時(shí)存在兩種相反狀態(tài)）的薛定諤貓態(tài),。A和B圖分別為理論預(yù)測(cè)和實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果,。C圖為根據(jù)建議在新視角下對(duì)5組份薛定諤貓態(tài)的重新描繪，球中藍(lán)色區(qū)域的出現(xiàn)更有力地證明了量子糾纏的存在,。

在短短187納秒之內(nèi)（僅為人眨一下眼所需時(shí)間的百萬(wàn)分之一）,，20個(gè)人造原子從“起跑”時(shí)的相干態(tài)，歷經(jīng)多次“變身”,，最終形成同時(shí)存在兩種相反狀態(tài)的糾纏態(tài),。論文標(biāo)題中，團(tuán)隊(duì)用了“薛定諤貓態(tài)”來(lái)描述捕捉到的現(xiàn)象,。操控這些量子比特生成全局糾纏態(tài),，標(biāo)志著團(tuán)隊(duì)能夠真正調(diào)動(dòng)起這些量子比特。

正是這“璀璨”的187納秒,，見證了人類在量子計(jì)算的研究道路上又邁進(jìn)了一步,。

第一梯隊(duì)

量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)是國(guó)際科技競(jìng)爭(zhēng)的熱點(diǎn)領(lǐng)域。谷歌,、IBM,、微軟、英特爾,、華為,、阿里等高科技公司都為此投入大量研究力量。當(dāng)前,，實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的物理體系主要有光學(xué)系統(tǒng),、離子阱和量子點(diǎn)等微觀體系，基于宏觀約瑟夫森效應(yīng)的超導(dǎo)電路由于其在可操控性和可擴(kuò)展性等方面的優(yōu)勢(shì),，是目前國(guó)際上公認(rèn)的有希望實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的幾個(gè)物理載體之一,。

近年來(lái)，浙江大學(xué)物理系的超導(dǎo)量子計(jì)算和量子模擬團(tuán)隊(duì)一直致力于超導(dǎo)量子計(jì)算和量子模擬的實(shí)驗(yàn)研究。2017年,，團(tuán)隊(duì)與中科大潘建偉和朱曉波團(tuán)隊(duì),、中科院物理所鄭東寧團(tuán)隊(duì)、福州大學(xué)鄭仕標(biāo)教授等合作10比特超導(dǎo)量子芯片,，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)時(shí)世界上最大數(shù)目的10個(gè)超導(dǎo)量子比特的糾纏，打破了之前由谷歌和加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校保持的記錄,，使得我國(guó)在量子計(jì)算機(jī)研究領(lǐng)域進(jìn)入國(guó)際第一梯隊(duì),。

“與世界上其他的超導(dǎo)量子芯片相比，我們研發(fā)的芯片擁有一個(gè)顯著特點(diǎn),，那就時(shí)所有比特之間都能夠進(jìn)行相互連接,，這能夠提升量子芯片的運(yùn)行效率，也是我們能夠率先實(shí)現(xiàn)20比特糾纏的重要原因之一,?！痹S凱總結(jié)道。

據(jù)介紹,，該工作最早于5月1日公布于預(yù)印本網(wǎng)站（arXiv:1905.00320）,。第二天，團(tuán)隊(duì)就收到了一封來(lái)自英國(guó)教授的郵件,，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示了贊賞,。“他在信中提供了很好的研究建議,，我們用他的方法補(bǔ)充了實(shí)驗(yàn),，更加充分地驗(yàn)證了我們的研究成果?！彼纬f(shuō),，在《科學(xué)》雜志的論文中，研究團(tuán)隊(duì)特意致謝了這位素未謀面的英國(guó)教授,。

5月14日,，美國(guó)IBM超導(dǎo)量子計(jì)算團(tuán)隊(duì)（arXiv:1905.05720）和哈佛大學(xué)里德堡原子團(tuán)隊(duì)（arXiv:1905.05721）也在預(yù)印本網(wǎng)站公布了類似的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。三個(gè)工作報(bào)道的糾纏比特?cái)?shù)目基本持平,，反映了以糾纏態(tài)制備為代表的多量子比特相干操控是目前努力的主要方向,。今天,《科學(xué)》同期還刊發(fā)了美國(guó)哈佛大學(xué)Mikhail D. Lukin教授團(tuán)隊(duì)20個(gè)里德堡原子的糾纏實(shí)驗(yàn)。

這一研究得到了浙大“雙一流”建設(shè)專項(xiàng)經(jīng)費(fèi),、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃,、國(guó)家自然科學(xué)基金和中科院重點(diǎn)研究計(jì)劃的支持。

圖：在浙大超導(dǎo)量子計(jì)算和量子模擬實(shí)驗(yàn)室奮斗的青年們,，包括即將入學(xué)和剛畢業(yè)不久的博士生（從左到右依次是張敘,，劉武新，郭秋江，任文慧,，宋超,，許凱，董航,，王震）,。他們的辛勤工作是團(tuán)隊(duì)科研能夠不斷前進(jìn)的源動(dòng)力。

原標(biāo)題：中科大研制出24個(gè)超導(dǎo)量子比特處理器

記者8月5日從中科大獲悉,，該校潘建偉,、朱曉波、彭承志等組成的超導(dǎo)量子實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì),，聯(lián)合中科院物理研究所范桁理論小組,，在超導(dǎo)量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，在一個(gè)集成了24個(gè)量子比特的超導(dǎo)量子處理器上,，通過對(duì)超過20個(gè)超導(dǎo)量子比特的高精度相干調(diào)控,，實(shí)現(xiàn)了Bose-Hubbard梯子模型多體量子系統(tǒng)的模擬。該成果于7月30日在線發(fā)表在國(guó)際權(quán)威期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上,。

超導(dǎo)量子計(jì)算是最有可能率先實(shí)現(xiàn)實(shí)用化量子計(jì)算的方案之一,。

作為量子計(jì)算的基本單元——量子比特，可以處于“0”和“1”之間的所謂“量子相干疊加態(tài)”,。

多個(gè)量子比特一旦實(shí)現(xiàn)相干疊加,，其代表的狀態(tài)空間將會(huì)隨著量子比特的數(shù)目指數(shù)增加。

目前,，超導(dǎo)量子計(jì)算的核心目標(biāo),，正是如何同步地增加所集成的量子比特?cái)?shù)目以及提升超導(dǎo)量子比特性能，從而能夠高精度相干操控更多的量子比特,，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定問題處理速度上的指數(shù)加速,，并最終應(yīng)用于實(shí)際問題中。

近年來(lái),，潘建偉團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)超導(dǎo)量子計(jì)算的核心目標(biāo),，取得一系列重要進(jìn)展。2019年初,，他們?cè)谝痪S鏈結(jié)構(gòu)12個(gè)比特超導(dǎo)量子芯片上實(shí)現(xiàn)了最大規(guī)模的超導(dǎo)量子比特糾纏態(tài)12比特“簇態(tài)”的制備,，保真度達(dá)到70%，打破此前創(chuàng)造的10個(gè)超導(dǎo)量子比特糾纏的紀(jì)錄,。隨后,，該團(tuán)隊(duì)開創(chuàng)性地將超導(dǎo)量子比特應(yīng)用到量子行走研究中，為未來(lái)多體物理現(xiàn)象的模擬以及利用量子行走進(jìn)行通用量子計(jì)算的研究奠定了基礎(chǔ),。

潘建偉團(tuán)隊(duì)以24個(gè)比特超導(dǎo)量子處理器為平臺(tái),，開展量子多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)問題的模擬研究,，在超導(dǎo)量子芯片上實(shí)現(xiàn)了對(duì)Bose-Hubbard梯子模型多體量子系統(tǒng)的模擬，觀察到了單激發(fā)和雙激發(fā)兩種模式下完全不同的獨(dú)特動(dòng)力學(xué)過程,，顯示了超導(dǎo)量子芯片作為量子模擬平臺(tái)的強(qiáng)大應(yīng)用潛力,，對(duì)強(qiáng)關(guān)聯(lián)多體系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)特性研究有重要的指導(dǎo)意義，為利用多量子比特系統(tǒng)研究多體物理系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ),。