記者日前從中國科大獲悉，該校郭光燦院士團隊成員李傳鋒與國外研究小組合作，成功研制出光子頻率和相位均可調(diào)控的量子模擬器，通過編程控制即可實現(xiàn)任意的相位消相干過程。該成果近日發(fā)表在國際權威期刊《自然·通訊》上。

經(jīng)典計算機的基本單元是比特，其值可以是0或1。環(huán)境干擾導致比特的值由0變?yōu)?，1變?yōu)?時，就會出錯。而量子計算機的基本單元是量子比特，可以處于0和1的疊加狀態(tài)。環(huán)境干擾下即使0和1能夠保持不變，量子比特依然會出錯，這是因為環(huán)境可以導致0和1之間的相位發(fā)生變化，從而改變整個量子比特導致出錯，這個過程就是相位消相干，如何克服它是量子計算機研制過程中遇到的最大困難。如果能構造出完全可控的相位消相干研究平臺，必將推進量子計算機的研制過程。

李傳鋒研究組在光學系統(tǒng)中完成了這一任務。他們把單個光子的偏振作為量子比特，而光子的頻率作為環(huán)境，構造出完全可控相位演化量子模擬器。研究組通過巧妙的光路設計，把光子的頻率分布轉(zhuǎn)化到空間分布，并把兩種偏振的光轉(zhuǎn)變成兩束平行光輸入到空間光調(diào)制器上，通過對空間光調(diào)制器的編程控制可以構造出光子的任意頻率分布和相位分布，從而實現(xiàn)任意的相位消相干過程。作為實例，研究組利用可控相位消相干量子模擬器研究了一個和橫場伊辛(Ising)鏈相耦合的量子比特，展示了它在順磁相、鐵磁相以及相變點的三種完全不同的相位消相干過程。