本報訊（通訊員 范瓊 中國青年報·中青在線記者 王磊）近日，中國科大杜江峰團隊的榮星和耿建培等在固態(tài)自旋體系實現(xiàn)了時間最優(yōu)的量子控制，可以使普適量子計算既快又好。
時間最優(yōu)問題自17世紀(jì)由數(shù)學(xué)家約翰·伯努利提出以來，已經(jīng)在我們的日常生活中獲得了廣泛應(yīng)用。譬如，當(dāng)人們驅(qū)車前往某一目的地，已經(jīng)習(xí)慣使用手機地圖APP找出用時最短的行車路線。在量子世界中，如何使量子系統(tǒng)在最短時間內(nèi)達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)，則是時間最優(yōu)問題關(guān)注的焦點。如果能實現(xiàn)這一點，就意味著人們可以以最快的速度來調(diào)控微觀世界。對量子計算而言，則意味著在有效降低其功耗的同時還可以使其信息處理的速度和可靠性獲得極大提升。
量子計算在操作精度方面已經(jīng)足夠“好”了，那如何使其更快呢？
國際上關(guān)于時間最優(yōu)量子控制的實驗研究還只局限于單量子比特系統(tǒng)。2015年，麻省理工學(xué)院團隊從理論上找到了多量子比特系統(tǒng)的時間最優(yōu)方案。然而將理論轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實的難度非常大。杜江峰團隊與理論主要貢獻(xiàn)者王曉霆基于具體的量子系統(tǒng)，合作發(fā)展了實現(xiàn)普適量子控制的時間最優(yōu)控制方法，并在金剛石色心上實驗實現(xiàn)。研究結(jié)果表明，無論是單比特還是兩比特量子邏輯門，在保證精度高達(dá)99％的同時，不僅功耗降低了一個量級，而且信息處理速度得到了顯著提升。這種控制方法可用來顯著提升量子計算的運行速度。
值得一提的是，杜江峰團隊的時間最優(yōu)量子控制是在室溫大氣環(huán)境下實現(xiàn)的，不需要真空低溫等苛刻條件。在量子計算的模式中，他們選取的是具有普適性的標(biāo)準(zhǔn)量子計算，可以運行各種各樣的量子算法。基于這些選擇構(gòu)筑的量子計算具有實驗條件寬松、可解決問題面廣泛的優(yōu)良特性。
這意味著未來量子計算可以在單位時間內(nèi)實現(xiàn)更多的計算任務(wù)，具有重要的應(yīng)用前景。
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