实验室成员在多比特量子计算操控表征研究方面取得重要实验进展

2015年4月14日

实验室成员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)。

实验室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。