中科大杜江峰团队实现时间最优量子控制

(记者范琼，《中国青年报》、《中国青年报》记者王乐妍)近日，中国科技大学杜江峰团队的荣星和耿建培在固态自旋系统中实现了时间最优量子控制，使得普通量子计算变得又快又好。

自17世纪数学家约翰·伯努利提出最佳时间问题以来，它就被广泛应用于我们的日常生活中。例如，当人们开车去某个目的地时，他们习惯于使用手机地图应用程序来寻找最短的路线。在量子世界中，如何使量子系统在最短的时间内达到目标状态是时间优化的重点。如果这能够实现，这意味着人们可以以最快的速度控制微观世界。对于量子计算来说，这意味着可以大大提高信息处理的速度和可靠性，同时有效地降低其功耗。

就运算精度而言，量子计算已经够“好”了。如何让它变得更快？

时间最优量子控制的国际实验研究仍然局限于单量子比特系统。2015年，麻省理工团队从理论上找到了多量子位系统的最佳时间方案。然而，将理论转化为现实是非常困难的。基于一个特定的量子系统，杜江峰的团队和该理论的主要贡献者王晓婷共同开发了一种时间最优控制方法来实现通用量子控制，该方法已经在钻石色心上实验实现。结果表明，单比特和二比特量子逻辑门不仅将功耗降低了一个数量级，而且在保证精度高达99%的同时，显著提高了信息处理速度。这种控制方法可以显著提高量子计算的运行速度。

值得一提的是，杜江峰团队的时间最优量子控制是在室温大气环境中实现的，没有真空和低温等苛刻条件。在量子计算模式中，他们选择了一个通用的标准量子计算，并且可以运行各种量子算法。基于这些选择的量子计算具有实验条件宽松和需要解决的问题范围广的优良特性。

这意味着量子计算在未来的单位时间内可以实现更多的计算任务，具有重要的应用前景。