近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)杜江峰教授課題組李兆凱等在國(guó)際上首次實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了壓縮量子模擬方法，將原先需要n量子比特的量子模擬任務(wù)壓縮到僅需log(n)量子比特并在實(shí)驗(yàn)中成功實(shí)現(xiàn)。利用該方法，他們使用核磁共振量子模擬器成功研究了一個(gè)32自旋鏈的基態(tài)性質(zhì)。這一實(shí)驗(yàn)的成功實(shí)現(xiàn)預(yù)示著量子模擬能解決的問(wèn)題尺度將大為增加，為量子模擬超越經(jīng)典計(jì)算提供可能。相關(guān)研究成果發(fā)表在近日出版的Phys.Rev.Lett.上，并被選為該期編輯推薦亮點(diǎn)文章。

　　課題組使用了新穎的壓縮量子模擬技術(shù)，極大地減少了量子模擬所需的實(shí)驗(yàn)資源。他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中以32個(gè)自旋組成的Ising鏈為例，利用壓縮量子模擬技術(shù)將該量子系統(tǒng)的模擬過(guò)程壓縮至log(32)比特的空間中，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為5比特的量子線路。隨后利用核磁共振量子計(jì)算機(jī)，在實(shí)驗(yàn)上成功地模擬了該32自旋鏈量子系統(tǒng)，觀測(cè)到其基態(tài)性質(zhì)隨該系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)變化的趨勢(shì)。

　　該研究成果表明，對(duì)于特定類型的多體量子系統(tǒng)，使用壓縮量子模擬技術(shù)可以極大地減少對(duì)量子模擬器比特?cái)?shù)的需求。將經(jīng)典計(jì)算所需的O(2n)資源壓縮到僅需O(log(n))量子比特。這種雙指數(shù)的加速過(guò)程使得研究多體量子系統(tǒng)的難度極大地降低，為當(dāng)前技術(shù)水平下實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的量子模擬提供了一種可行方案。

　　該研究得到了國(guó)家基金委、科技部、中國(guó)科學(xué)院的支持。