記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校杜江峰院士領(lǐng)導(dǎo)的中科院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，首次在室溫大氣條件下實(shí)現(xiàn)基于固態(tài)自旋體系的可編程量子處理器。研究成果日前發(fā)表在《NPJ量子信息》上。

量子計(jì)算利用量子疊加性，能夠有效處理經(jīng)典計(jì)算科學(xué)中許多難以解決的問題。但目前絕大多數(shù)量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)僅僅被設(shè)計(jì)來運(yùn)行特定的量子算法，如果要執(zhí)行新的量子算法，往往需要重新配置量子計(jì)算的硬件。可編程量子計(jì)算概念的提出就是用來解決這一問題的，它能夠在不改變硬件的前提下，僅需要配置這些量子處理器的若干參數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)各種不同的量子算法。由于室溫固態(tài)體系中的量子比特通常面臨嘈雜的噪聲，其量子相干性非常容易受到破壞，因此在室溫固態(tài)體系中開展可編程量子計(jì)算演示仍然是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)。

課題組利用金剛石中的電子自旋與核自旋作為兩量子比特體系，首次實(shí)現(xiàn)了室溫固態(tài)自旋可編程量子處理器。研究人員利用綠色激光脈沖實(shí)現(xiàn)該量子處理器的初始化和讀出功能，并利用一系列高精度的微波與射頻脈沖序列來執(zhí)行量子算法。他們設(shè)計(jì)了一類普適量子線路，將一系列量子算法的執(zhí)行轉(zhuǎn)化成為相應(yīng)的微波和射頻脈沖的幅度和相位參數(shù)。對于用戶而言，僅需要對這一系列參數(shù)進(jìn)行有效配置，就可以完成多種量子算法，避免了繁瑣而且昂貴的硬件重新配置。

該工作展示了可編程量子處理器的靈活性，向構(gòu)筑室溫固態(tài)量子計(jì)算邁出了重要一步。