龙桂鲁研究组在量子控制方面取得进展

2017年11月22日

     在量子信息领域,实现量子系统的高精度控制是构建大规模量子计算机的关键因素,也是面临的巨大挑战之一。尽管日前,IBM称已能对50量子比特的系统进行控制,然而就已发表的文章看来,最先进的量子计算实验平台很少超过10量子位,且大多数情况下只能提供简单的控制。本工作成功地实现了高精度操作12个量子比特的核磁共振量子信息处理器。所发展出来的实验技术可以移植到氮空位色心、离子阱或超导电路等易于拓展的量子系统。

    龙桂鲁教授及其博士生李可仁、辛涛,以及已经毕业的冯冠儒、李行与滑铁卢大学Raymond Laflamme教授研究组、圭尔夫大学曾蓓教授研究组合作,演示了对一个12量子位核磁共振系统的操控,制备了12个量子比特的相干态。本工作的一个特点就是在这个12比特量子体系本身进行反馈控制优化算法(MQFC),来优化对自身系统的控制脉冲序列。与经典计算运算相比,不仅大大减少了计算时间,而且将控制精度提高了10%。这种方法一方面更有效地优化了系统控制,另一方面可以利用系统自身的优化消除不确定系统的噪声影响。

    该成果以“Enhancing quantum control by bootstrapping a quantum processor of 12 qubits” 为题于2017年10月23日发表在npj Quantum Information 3, 45 (2017)。博士生李可仁为共同第一作者。MIT的Lloyd教授等在今年在Nature发表的“Quantum Machine Learning”综述论文中引用了该论文(Arxiv的版本)。

    文章链接:https://www.nature.com/articles/s41534-017-0045-z