新華社武漢12月13日電（記者譚元斌）中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所13日宣布，該所詹明生研究員團(tuán)隊在國際上首次實(shí)現(xiàn)了保真度超過99.99%,、錯誤率低于0.01%的原子量子態(tài)操控，突破了中性原子量子計算的一個重要障礙,。相關(guān)研究成果已發(fā)表于國際權(quán)威期刊《物理評論快報》。

　　據(jù)該所相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹,，詹明生研究員團(tuán)隊利用魔幻光強(qiáng)技術(shù)構(gòu)造了高品質(zhì)的中性原子量子寄存器,，并在該新型量子寄存器中實(shí)現(xiàn)了目前國際最高精度的全局單比特量子邏輯門。該操控精度超過了國際公認(rèn)的容錯量子計算所要求的量子邏輯門的保真度閾值（99.99%）,，即錯誤率低于0.01%,。

　　據(jù)介紹，中性原子體系作為量子計算的候選體系之一,，與超導(dǎo),、半導(dǎo)體等候選體系相比具有良好的可擴(kuò)展性、較長的相干時間,、可控的原子間相互作用等優(yōu)勢,。在此前的實(shí)驗研究中，國際上眾多研究組將激光成功地調(diào)制為光阱或者光阱陣列,，對中性原子進(jìn)行量子操控,。但這些方案都會對原子量子比特能級產(chǎn)生較大的擾動，使得單量子邏輯門操作保真度遠(yuǎn)低于量子糾錯的保真度閾值,。該問題也成為基于中性原子搭建實(shí)用型量子計算機(jī)的三大障礙之一,。

　　詹明生研究員團(tuán)隊此前通過對光和原子相互作用的研究，發(fā)展了魔幻光強(qiáng)原子囚禁技術(shù),，該技術(shù)能夠有效地降低光阱對原子能級的擾動,。他們進(jìn)一步地發(fā)揮該技術(shù)的優(yōu)勢，巧妙地構(gòu)建了一個由4x4的魔幻光阱陣列構(gòu)成的量子寄存器,。在該寄存器中,，實(shí)現(xiàn)了平均保真度高達(dá)99.995%的全局單比特量子邏輯門。

　　據(jù)詹明生研究員介紹,，該研究成果是該團(tuán)隊發(fā)展的魔幻光強(qiáng)囚禁原子與量子態(tài)精密操控技術(shù)在高保真全局單比特量子邏輯門的成功應(yīng)用。這項工作推動了中性原子量子計算的發(fā)展,，為下一步構(gòu)造可擴(kuò)展的中性原子量子信息處理技術(shù)奠定了基礎(chǔ),。

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責(zé)任編輯： 韓家慧