新型可編程量子模擬器面世-可運行二百五十六個量子比特_風聞

科技日報北京7月11日電 （記者劉霞）美國哈佛大學—麻省理工學院超冷原子中心領導的國際物理學家團隊在最新一期《自然》雜誌刊文稱，他們開發出了一種特殊類型的量子計算機——可編程量子模擬器，其能運行256個量子比特。該系統的面世標誌着科學家朝構建大規模量子機器邁出重要一步，可用於闡明一系列複雜的量子過程，並最終幫助科學家在材料科學、通信技術等多領域實現重大突破。

該研究的主要作者塞弗·阿巴迪説，新系統空前的規模和可編程性使其脱穎而出。在適當情況下，增加量子比特的數量意味着系統可存儲和處理更多信息。量子比特是量子計算機運行的基本模塊。資深作者之一、哈佛量子計劃聯席主任米哈伊爾·盧金則表示：“我們的最新研究將量子計算機帶入一個迄今無人涉足的新領域，我們正邁入量子世界的全新領域。”

新量子模擬器的關鍵組件是一種稱為空間光調製器的設備，它用於形成光波以產生數百個單獨聚焦的光鑷光束。此外，研究人員還使用一套移動的光鑷將原子拖到他們想要的位置，消除了原子放入光鑷時的隨機性。激光則使他們能完全控制原子量子比特的方位及其相干量子操作。

研究人員解釋稱，他們的新系統使原子能被組裝成二維光鑷陣列，將系統可運行的量子比特的數量從51個增加到256個。而且，他們可將原子排列成無缺陷的圖案，並創建出可編程的形狀，如正方形、三角形晶格等，以設計不同量子比特之間的相互作用。

研究人員表示，他們已經藉助這個模擬器觀察到了一些以前從未在實驗室看到的奇異量子態，並進行了精確的量子相變研究，為磁性在量子水平上如何起作用提供了教科書範例。這些實驗能幫助科學家更好地理解材料特性，從而設計出擁有奇異特性的新材料。

他們目前正致力於通過改進激光對量子比特的控制並使系統更具可編程性來優化新系統，同時也在積極探索該系統新的應用，希望藉此解決更多實際問題。

--摘自科學網

發表一些看法，不正確的望指正，畢竟不是專業。

1  離可編程差遠了。只不過是操縱了銣原子，並不是操控了量子比特本身。編程也不僅僅是把比特排列成形，這不叫編程，這叫藝術。

2 是量子模擬器，不是量子計算機。它是用可控的系統來模擬實際的量子系統，屬於模擬式或者類比式模擬器。它能夠模擬出目前真實物理設備達不到的物理條件。從這個意義上看，這是一個巨大的進步。

3 這個團隊早在2017年就已開發出了控制51個原子的量子模擬器，只不過那時是一維的，現在升級成二維，能夠運行科控制的256個原子。

4  該團隊的哈佛大學物理學教授米哈伊爾・魯金（Mikhail Lukin），來自俄羅斯。

5  中科大2020年開發了一種71個格點的超冷原子光晶格量子模擬器,對量子電動力學方程施温格模型進行了成功求解,通過操控束縛在其中的超冷原子,首次模擬了規範場與物質場之間的相互作用和轉化,並由此觀測到了局域規範不變性。

總結，這一成果可以提高人類對量子世界的認識，試驗中的創新也值得參考。