記者6月24日從中科大獲悉,該校杜江峰教授課題組日前在國際上首次實驗實現(xiàn)壓縮量子模擬,將原先需要32量子比特的量子模擬任務壓縮到僅需5量子比特。這一實驗的成功實現(xiàn),預示著量子模擬能解決的問題尺度將大為增加,為量子模擬超越經(jīng)典計算提供可能。
在多體量子系統(tǒng)的研究中,若直接使用經(jīng)典計算機進行數(shù)值計算,需要消耗指數(shù)級的巨大資源。如模擬32個自旋1/2粒子組成的多體系統(tǒng),需要的計算量就高達10量級至20量級,對于經(jīng)典計算機而言極難完成。1982年,諾貝爾物理學獎得主費曼教授提出量子模擬的概念,指出使用量子模擬器研究量子系統(tǒng)僅需要極少的資源,相對經(jīng)典情形可達到指數(shù)級加速。然而,受限于目前對量子系統(tǒng)的操控能力,實驗中可使用的量子模擬器的尺度仍然較小,這使得較大規(guī)模量子系統(tǒng)的實驗研究,在當前仍然難以完成。
中科大課題組利用新穎的壓縮量子模擬技術(shù),將32量子比特的量子模擬任務壓縮到5量子比特,并成功實現(xiàn)對32自旋鏈的壓縮量子模擬,極大減少了量子模擬所需的實驗資源。這一研究成果表明,對于特定類型的多體量子系統(tǒng),使用壓縮量子模擬技術(shù),可以極大減少對量子模擬器比特數(shù)的需求,為當前技術(shù)水平下實現(xiàn)大規(guī)模量子模擬提供了一種可行方案。
這項研究得到國家基金委、科技部、中科院的支持,成果發(fā)表在近日出版的著名期刊《物理評論快報》上,并被選為該期編輯推薦亮點文章。