我研制出完全可控的 新型量子模拟器

日前，记者从中国科技大学获悉，该校郭广灿院士团队成员李传锋成功研制出一种光子频率和相位可调的量子模拟器，通过编程控制可以实现任何相位退相干过程。该结果最近发表在国际权威期刊《自然通讯》上。

经典计算机的基本单位是比特，它的值可以是0或1。由于环境干扰，位的值从0变为1，再从1变为0时，就会出现错误。量子计算机的基本单位是量子比特，它可以处于0和1的叠加态。即使0和1在环境干扰下保持不变，量子位仍然会出错，因为环境会导致0和1之间的相位发生变化，从而改变整个量子位并导致错误。这个过程就是相位去相干。如何克服它是量子计算机发展中遇到的最大困难。如果能够构建一个完全可控的相位退相干研究平台，量子计算机的发展进程必将得到推进。

李传锋的研究小组在光学系统中完成了这项任务。他们用单个光子的偏振作为量子位，用光子的频率作为环境来构建一个完全可控的相位演化量子模拟器。该研究团队通过巧妙的光路设计将光子的频率分布转化为空间分布，并将两种偏振态的光转化为两个平行光束输入空间光调制器。通过对空间光调制器的编程和控制，可以构造光子的任何频率分布和相位分布，从而实现任何相位去相干过程。例如，研究小组使用可控相位退相干量子模拟器研究了耦合到横向伊辛链的量子比特，并演示了顺磁相、铁磁相和相变点的三种完全不同的相位退相干过程。