由九三學(xué)社社員、中國(guó)科技大學(xué)教授潘建偉等人組成的研究團(tuán)隊(duì)，最近通過實(shí)驗(yàn)成功制備出國(guó)際上糾纏光子數(shù)最多的薛定諤貓態(tài)和可以直接用于量子計(jì)算的簇態(tài)，刷新光子糾纏和量子計(jì)算領(lǐng)域的兩項(xiàng)世界記錄。該項(xiàng)研究成果以封面標(biāo)題的形式發(fā)表在最新一期英國(guó)《自然》雜志的子刊《自然•物理》上。審稿人評(píng)價(jià)其是“光學(xué)量子計(jì)算領(lǐng)域至今最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)工作”和“一個(gè)出色的成就，為量子計(jì)算、量子糾錯(cuò)和量子力學(xué)基本問題的研究鋪平了道路?！?/P>

量子糾纏是量子物理世界里面特有的奇異現(xiàn)象。這不僅是量子力學(xué)的基礎(chǔ)，同時(shí)也是量子信息處理中的核心技術(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，多粒子糾纏是研制具有超級(jí)計(jì)算能力的量子計(jì)算機(jī)的必備條件，因此，在很大程度上，一個(gè)國(guó)家多粒子糾纏操縱的發(fā)展水平就代表了其駕馭量子計(jì)算的能力。貓態(tài)的概念來自量子力學(xué)的奠基人之一薛定諤在1935年提出的一個(gè)著名佯謬，即箱子里面的一只貓不是死的也不是活的，而是同時(shí)處于死和活的狀態(tài)。盡管這種薛定諤貓態(tài)在宏觀世界是不存在的，然而在微觀世界里科學(xué)家們可以用光子或者原子來制造這樣一種貓態(tài)。而簇態(tài)是近年來新發(fā)現(xiàn)的一種比貓態(tài)糾纏更加緊密的糾纏態(tài)，這種獨(dú)特的性質(zhì)使它成為單向量子計(jì)算機(jī)的物理載體。

潘建偉等通過對(duì)多光子操縱技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了由六個(gè)光子極化狀態(tài)相干疊加形成的薛定諤貓態(tài)，并在同一裝置上實(shí)現(xiàn)了可以直接用于量子計(jì)算的六光子簇態(tài)。這一成果表明，我國(guó)在多粒子糾纏研究領(lǐng)域再次成功超越美國(guó)、德國(guó)和奧地利等發(fā)達(dá)國(guó)家，保持了國(guó)際領(lǐng)先水平。

潘建偉等的這一工作引起了國(guó)際學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。論文發(fā)表后，歐洲物理學(xué)會(huì)的新聞網(wǎng)站以“光子薛定諤貓打破記錄”為題具體報(bào)道了這一工作，稱贊該工作“為量子計(jì)算機(jī)的物理實(shí)現(xiàn)邁進(jìn)了重要一步”。同時(shí)，《自然》雜志在“研究亮點(diǎn)”欄目以“活貓？還是死貓？”為題報(bào)道了這一國(guó)際上糾纏光子數(shù)最多的薛定諤貓態(tài)。此外，歐美多家知名新聞網(wǎng)站和廣播電臺(tái)也對(duì)這個(gè)工作做了報(bào)道。

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量子計(jì)算機(jī)：與經(jīng)典計(jì)算機(jī)相比，量子計(jì)算機(jī)最重要的優(yōu)越性體現(xiàn)在量子并行計(jì)算上。經(jīng)典計(jì)算機(jī)只存在指數(shù)算法的問題，量子計(jì)算機(jī)卻存在量子多項(xiàng)式算法，這是對(duì)經(jīng)典計(jì)算極大的擴(kuò)充，使經(jīng)典計(jì)算成了一類特殊的量子計(jì)算。量子計(jì)算最本質(zhì)的特征為量子疊加性和相干性。量子計(jì)算機(jī)對(duì)每一個(gè)疊加分量實(shí)現(xiàn)的變換相當(dāng)于一種經(jīng)典計(jì)算。當(dāng)所有這些經(jīng)典計(jì)算同時(shí)完成，并按一定的概率振幅疊加起來，給出輸出結(jié)果，這種計(jì)算就稱為量子并行計(jì)算。并行處理大大提高量子計(jì)算機(jī)的效率，使其可以完成經(jīng)典計(jì)算機(jī)無(wú)法完成的工作。比如，分解一個(gè)有400個(gè)數(shù)字的合數(shù)是解碼史上的一項(xiàng)壯舉，即使用現(xiàn)存最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)計(jì)算也需要幾百萬(wàn)年的時(shí)間。但是用量子計(jì)算機(jī)完成這項(xiàng)任務(wù)可能只需要一年左右，因此使用量子計(jì)算機(jī)可以破解現(xiàn)在使用的最復(fù)雜的加密算法。