实验团队利用这一芯片生成并标定了18比特的全局纠缠的GHZ态，以及20比特的薛定谔猫态。

“我们确实看到了在经验世界中看不到的现象，用更形象就是——一只由20个人造原子构成的‘猫’，薛定谔猫态。”宋超说。

图：在实验控制条件下，20个人造原子集体从零时刻起跑后的相干演化动态过程的捕捉。不到200纳秒的过程中，人造原子的集体状态历经多次变身，在不同时间点出现有不同组份数（对应球中红色圈的数量）的薛定谔猫态，最终形成2组份（同时存在两种相反状态）的薛定谔猫态。A和B图分别为理论预测和实验观察结果。C图为根据建议在新视角下对5组份薛定谔猫态的重新描绘，球中蓝色区域的出现更有力地证明了量子纠缠的存在。

在短短187纳秒之内（仅为人眨一下眼所需时间的百万分之一），20个人造原子从“起跑”时的相干态，历经多次“变身”，最终形成同时存在两种相反状态的纠缠态。论文标题中，团队用了“薛定谔猫态”来描述捕捉到的现象。操控这些量子比特生成全局纠缠态，标志着团队能够真正调动起这些量子比特。

正是这“璀璨”的187纳秒，见证了人类在量子计算的研究道路上又迈进了一步。

第一梯队

量子计算机的研发是国际科技竞争的热点领域。谷歌、IBM、微软、英特尔、华为、阿里等高科技公司都为此投入大量研究力量。当前，实现量子计算的物理体系主要有光学系统、离子阱和量子点等微观体系，基于宏观约瑟夫森效应的超导电路由于其在可操控性和可扩展性等方面的优势，是目前国际上公认的有希望实现量子计算的几个物理载体之一。

近年来，浙江大学物理系的超导量子计算和量子模拟团队一直致力于超导量子计算和量子模拟的实验研究。2017年，团队与中科大潘建伟和朱晓波团队、中科院物理所郑东宁团队、福州大学郑仕标教授等合作10比特超导量子芯片，实现了当时世界上最大数目的10个超导量子比特的纠缠，打破了之前由谷歌和加州大学圣塔芭芭拉分校保持的记录，使得我国在量子计算机研究领域进入国际第一梯队。

“与世界上其他的超导量子芯片相比，我们研发的芯片拥有一个显著特点，那就时所有比特之间都能够进行相互连接，这能够提升量子芯片的运行效率，也是我们能够率先实现20比特纠缠的重要原因之一。”许凯总结道。

据介绍，该工作最早于5月1日公布于预印本网站（arXiv:1905.00320）。第二天，团队就收到了一封来自英国教授的邮件，对实验结果表示了赞赏。“他在信中提供了很好的研究建议，我们用他的方法补充了实验，更加充分地验证了我们的研究成果。”宋超说，在《科学》杂志的论文中，研究团队特意致谢了这位素未谋面的英国教授。

5月14日，美国IBM超导量子计算团队（arXiv:1905.05720）和哈佛大学里德堡原子团队（arXiv:1905.05721）也在预印本网站公布了类似的实验结果。三个工作报道的纠缠比特数目基本持平，反映了以纠缠态制备为代表的多量子比特相干操控是目前努力的主要方向。今天,《科学》同期还刊发了美国哈佛大学Mikhail D. Lukin教授团队20个里德堡原子的纠缠实验。

这一研究得到了浙大“双一流”建设专项经费、国家重点研发计划、国家自然科学基金和中科院重点研究计划的支持。

图：在浙大超导量子计算和量子模拟实验室奋斗的青年们，包括即将入学和刚毕业不久的博士生（从左到右依次是张叙，刘武新，郭秋江，任文慧，宋超，许凯，董航，王震）。他们的辛勤工作是团队科研能够不断前进的源动力。

原标题：中科大研制出24个超导量子比特处理器

记者8月5日从中科大获悉，该校潘建伟、朱晓波、彭承志等组成的超导量子实验团队，联合中科院物理研究所范桁理论小组，在超导量子计算实验领域取得重要进展，在一个集成了24个量子比特的超导量子处理器上，通过对超过20个超导量子比特的高精度相干调控，实现了Bose-Hubbard梯子模型多体量子系统的模拟。该成果于7月30日在线发表在国际权威期刊《物理评论快报》上。

超导量子计算是最有可能率先实现实用化量子计算的方案之一。

作为量子计算的基本单元——量子比特，可以处于“0”和“1”之间的所谓“量子相干叠加态”。

多个量子比特一旦实现相干叠加，其代表的状态空间将会随着量子比特的数目指数增加。

目前，超导量子计算的核心目标，正是如何同步地增加所集成的量子比特数目以及提升超导量子比特性能，从而能够高精度相干操控更多的量子比特，实现对特定问题处理速度上的指数加速，并最终应用于实际问题中。

近年来，潘建伟团队瞄准超导量子计算的核心目标，取得一系列重要进展。2019年初，他们在一维链结构12个比特超导量子芯片上实现了最大规模的超导量子比特纠缠态12比特“簇态”的制备，保真度达到70%，打破此前创造的10个超导量子比特纠缠的纪录。随后，该团队开创性地将超导量子比特应用到量子行走研究中，为未来多体物理现象的模拟以及利用量子行走进行通用量子计算的研究奠定了基础。

潘建伟团队以24个比特超导量子处理器为平台，开展量子多体系统动力学问题的模拟研究，在超导量子芯片上实现了对Bose-Hubbard梯子模型多体量子系统的模拟，观察到了单激发和双激发两种模式下完全不同的独特动力学过程，显示了超导量子芯片作为量子模拟平台的强大应用潜力，对强关联多体系统统计学特性研究有重要的指导意义，为利用多量子比特系统研究多体物理系统奠定了基础。

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