30日從清華大學獲悉，該校段路明研究組近日在量子模擬計算領域取得重要突破，首次實現512離子二維陣列的穩定“囚禁”冷卻以及300離子量子比特的量子模擬計算。該工作實現了國際上最大規模具有單比特分辨率的多離子量子模擬計算，將原來的離子量子比特數國際紀錄（61離子）往前推進一大步，并首次實現基于二維離子陣列的大規模量子模擬。
在此項研究工作中，研究人員利用300個離子量子比特實現了可調耦合的長程橫場伊辛模型的量子模擬計算。一方面，通過準絕熱演化制備阻挫伊辛模型的基態，測量其量子比特空間關聯，從而獲取離子的集體振動模式信息，并與理論結果對比驗證；另一方面，對該模型的動力學演化進行量子模擬計算，并對末態分布進行量子采樣，通過粗粒化分析驗證其給出非平庸的概率分布，超越經典計算機的直接模擬能力。該實驗系統為進一步研究多體非平衡態量子動力學這一重要難題提供了強大工具。該成果論文日前在線發表于國際學術期刊《自然》上。
