龙桂鲁研究组在多比特量子计算操控表征研究方面取得重要实验进展

 

量子计算是基于量子原理的新型计算方式,具有强大的计算能力。随着量子比特数目的增加,表征量子操控的精度遇到了难以克服的困难:使用量子过程重构表征操作控制精度,需要进行的实验次数与比特数目呈指数函数(10个量子比特时就超过1亿次,大数目量子比特时表征几乎不可能)。

 

图(a):实验示意图;(b)实验样品;(c)脉冲序列;(d)实验结果,去除消相干后的结果在最右边一栏;(e)实验结果中保真度、消相干影响、操作误差影响等分解表示。

 

龙桂鲁教授和他的博士生李行与加拿大滑铁卢大学Raymond Laflamme教授研究组合作,利用Unitary-2设计和旋转方案,实验实现了多比特量子门的高效表征。与量子过程重构相比,旋转方案更加实用高效,在7比特情况下,量子过程重构需要2.7×108次实验,而使用旋转方案只需要1656次实验就可以得到置信度为99%的结果,大大减少了实验次数,而且实验次数与量子比特数目无关。他们在实验上估测了重要的Clifford门的平均保真度,在去除退相干效应后实验平均保真度达到了87.5%,置信度达到99%。这个方案可以推广到更高维度系统和其他量子物理系统中。这是截止目前见于报道的实验上最大的量子门表征,也是唯一4比特以上量子门平均保真度表征实验。该研究成果以“Experimental Estimation of Average Fidelity of a Clifford Gate on a 7-Qubit Quantum Processor”为题目于2015年4月8日发表在Physical Review Letters [114, 140505 (2015)]上。

文章链接如下:http://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.114.140505