記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校杜江峰院士團隊近期在量子控制研究領(lǐng)域取得重要進展，團隊成員榮星、耿建培等人在固態(tài)自旋體系中實現(xiàn)時間最優(yōu)量子控制。日前，國際物理學(xué)權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》發(fā)表了該研究成果。
量子控制是現(xiàn)代量子科學(xué)的基礎(chǔ)，在量子計算、量子精密測量等領(lǐng)域具有重要意義。“時間最優(yōu)”則是一種科研表述，即我們?nèi)粘Ｉ钪兴f的“最快”。而“時間最優(yōu)量子控制”，則是尋求將量子系統(tǒng)在最短時間內(nèi)驅(qū)動到目標(biāo)狀態(tài)，比如做到“又快又多又好”的量子比特操作，才有可能真正實現(xiàn)量子計算。
從2007年開始，國際學(xué)界不斷尋求時間最優(yōu)量子控制，但到2015年為止，實驗研究還只局限于單量子比特系統(tǒng)。
杜江峰院士領(lǐng)導(dǎo)的中科院微觀磁共振重點實驗室曾在2014年實現(xiàn)了精度高達0.996的單比特量子操作，隨后實現(xiàn)了達到容錯量子計算要求的普適量子邏輯門。
近期，杜江峰團隊與知名量子學(xué)者王曉霆博士合作，將求解時間最優(yōu)控制問題的理論方法與具體的量子物理體系相結(jié)合，發(fā)展了實現(xiàn)普適量子控制的時間最優(yōu)控制方法，并在金剛石NV色心體系上實驗實現(xiàn)。研究結(jié)果表明，無論是單比特還是兩比特量子操作，不僅操作精度高達99％，而且操作時間比常規(guī)方法顯著縮短。
據(jù)介紹，這項研究證實了以時間最優(yōu)的方式實現(xiàn)精確量子控制的可行性，為多比特量子體系的時間最優(yōu)控制奠定了基礎(chǔ)。這意味著未來量子計算可以在單位時間內(nèi)實現(xiàn)更多的高精度量子邏輯門，因而具有重要的應(yīng)用前景。
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