量子计算领域研究新台阶！清华大学在量子计算核心元件量子纠缠门上取得新突破学术资讯

来源：iNature

原标题：Nature | 量子计算领域研究新台阶！清华大学在量子计

2019年7月24号，清华大学交叉信息研究院在Nature上在线发表了题为Global entangling gates on arbitrary ion qubits的研究论文。该研究提出并实现了一种在多个171 Yb离子量子位上通过调制激光场耦合到多个运动模式来实现全局纠缠门的可扩展方案。该方法实现了全局纠缠门作为通用量子计算的可扩展构建块，推动了未来可扩展全局量子信息处理方法的研究。

量子计算机可以有效地解决经典的棘手问题，如大数的因式分解和量子多体系统的模拟。通用量子计算可以通过将电路分解成单比特和双量子比特纠缠网关来简化，但这种分解并不一定是有效的。

研究表明，当整体N-量子位(N大于2)纠缠数为5~9时，可以得到多项式或指数加速比。这样的全局门涉及到所有的连通性，当使用激光驱动的集体运动模式时，这种连接出现在被捕获的离子量子位之间，并且已经在单模中实现。然而，单模方法很难扩展，因为随着单晶体中离子数量的增加，单模隔离变得具有挑战性，而且多模方案是可以计算的，但仅限于成对的gates。

纠缠门及其实验实施

在这里，本文提出并实现了一种在多个171 Yb离子量子位上通过调制激光场耦合到多个运动模式来实现全局纠缠门的可扩展方案。由于这样的全局门需要对多个模式进行解耦，并在门内平衡所有成对耦合的强度，所以研究人员开发了一个对每个离子具有完全独立控制能力的系统。

为了证明这些全局门的有用性和灵活性，研究使用一个单一的全局运算生成了一个格林伯格-霍恩-泽林格状态，它的量子位数最多可达4量子位。该方法实现了全局纠缠门作为通用量子计算的可扩展构建块，推动了未来可扩展全局量子信息处理方法的研究。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1428-4

来源：Plant_ihuman iNature

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