實驗團隊利用這一芯片生成并標定了18比特的全局糾纏的GHZ態(tài),，以及20比特的薛定諤貓態(tài)。

“我們確實看到了在經(jīng)驗世界中看不到的現(xiàn)象,，用更形象就是——一只由20個人造原子構(gòu)成的‘貓’,，薛定諤貓態(tài)?！彼纬f,。

圖：在實驗控制條件下，20個人造原子集體從零時刻起跑后的相干演化動態(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，在不同時間點出現(xiàn)有不同組份數(shù)（對應(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)測和實驗觀察結(jié)果,。C圖為根據(jù)建議在新視角下對5組份薛定諤貓態(tài)的重新描繪，球中藍色區(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間的百萬分之一）,，20個人造原子從“起跑”時的相干態(tài),，歷經(jīng)多次“變身”，最終形成同時存在兩種相反狀態(tài)的糾纏態(tài),。論文標題中,，團隊用了“薛定諤貓態(tài)”來描述捕捉到的現(xiàn)象。操控這些量子比特生成全局糾纏態(tài),，標志著團隊能夠真正調(diào)動起這些量子比特,。

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

第一梯隊

量子計算機的研發(fā)是國際科技競爭的熱點領(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,，實現(xiàn)量子計算的物理體系主要有光學(xué)系統(tǒng)、離子阱和量子點等微觀體系,，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展性等方面的優(yōu)勢,，是目前國際上公認的有希望實現(xiàn)量子計算的幾個物理載體之一。

近年來,，浙江大學(xué)物理系的超導(dǎo)量子計算和量子模擬團隊一直致力于超導(dǎo)量子計算和量子模擬的實驗研究,。2017年，團隊與中科大潘建偉和朱曉波團隊,、中科院物理所鄭東寧團隊,、福州大學(xué)鄭仕標教授等合作10比特超導(dǎo)量子芯片，實現(xiàn)了當(dāng)時世界上最大數(shù)目的10個超導(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,，使得我國在量子計算機研究領(lǐng)域進入國際第一梯隊。

“與世界上其他的超導(dǎo)量子芯片相比,，我們研發(fā)的芯片擁有一個顯著特點,，那就時所有比特之間都能夠進行相互連接，這能夠提升量子芯片的運行效率,，也是我們能夠率先實現(xiàn)20比特糾纏的重要原因之一,。”許凱總結(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,，團隊就收到了一封來自英國教授的郵件,，對實驗結(jié)果表示了贊賞?！八谛胖刑峁┝撕芎玫难芯拷ㄗh,，我們用他的方法補充了實驗，更加充分地驗證了我們的研究成果,?！彼纬f，在《科學(xué)》雜志的論文中，研究團隊特意致謝了這位素未謀面的英國教授,。

5月14日,，美國IBM超導(dǎo)量子計算團隊（arXiv:1905.05720）和哈佛大學(xué)里德堡原子團隊（arXiv:1905.05721）也在預(yù)印本網(wǎng)站公布了類似的實驗結(jié)果。三個工作報道的糾纏比特數(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)了美國哈佛大學(xué)Mikhail D. Lukin教授團隊20個里德堡原子的糾纏實驗。

這一研究得到了浙大“雙一流”建設(shè)專項經(jīng)費,、國家重點研發(fā)計劃,、國家自然科學(xué)基金和中科院重點研究計劃的支持。

圖：在浙大超導(dǎo)量子計算和量子模擬實驗室奮斗的青年們,，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隊科研能夠不斷前進的源動力,。

原標題：中科大研制出24個超導(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)量子實驗團隊,，聯(lián)合中科院物理研究所范桁理論小組，在超導(dǎo)量子計算實驗領(lǐng)域取得重要進展,，在一個集成了24個量子比特的超導(dǎo)量子處理器上,，通過對超過20個超導(dǎo)量子比特的高精度相干調(diào)控，實現(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)表在國際權(quán)威期刊《物理評論快報》上,。

超導(dǎo)量子計算是最有可能率先實現(xiàn)實用化量子計算的方案之一。

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

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

目前，超導(dǎo)量子計算的核心目標,，正是如何同步地增加所集成的量子比特數(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，實現(xiàn)對特定問題處理速度上的指數(shù)加速,，并最終應(yīng)用于實際問題中,。

近年來,，潘建偉團隊瞄準超導(dǎo)量子計算的核心目標，取得一系列重要進展,。2019年初,，他們在一維鏈結(jié)構(gòu)12個比特超導(dǎo)量子芯片上實現(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，保真度達到70%,，打破此前創(chuàng)造的10個超導(dǎo)量子比特糾纏的紀錄,。隨后，該團隊開創(chuàng)性地將超導(dǎo)量子比特應(yīng)用到量子行走研究中,，為未來多體物理現(xiàn)象的模擬以及利用量子行走進行通用量子計算的研究奠定了基礎(chǔ),。

潘建偉團隊以24個比特超導(dǎo)量子處理器為平臺，開展量子多體系統(tǒng)動力學(xué)問題的模擬研究,，在超導(dǎo)量子芯片上實現(xiàn)了對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特動力學(xué)過程，顯示了超導(dǎo)量子芯片作為量子模擬平臺的強大應(yīng)用潛力,，對強關(guān)聯(lián)多體系統(tǒng)統(tǒng)計學(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)。