量子科技中心_量科网

大规模量子系统的模拟是量子计算机最受期待的应用之一。近期展示量子计算优势的焦点在于采用模拟控制而非数字化门电路的类比量子模拟。然而迄今为止，大多数类比量子模拟仍基于量子比特处理器，尽管许多物理系统更自然地适用于量子dit（即d能级系统）描述。受此启发，该团队通过基于单个超导transmon量子dit（最高达d=9能级）的类比模拟器，实验实现了Lipkin-Meshkov-Glick（LMG）模型。这一成果通过转换至旋转坐标系实现：在该坐标系下，任意时变局域场与单轴扭曲演化均可通过多重同步驱动达成。 该工作将类比驱动方案与量子dit态的普适控制、单次读取相结合，系统研究了LMG模型中量子临界性的五个有限尺寸前兆：动力学相变、能隙闭合、类Kibble-Zurek动力学、序参量统计特性及激发态相变。针对每个实验，研究人员设计了无需系统本征态先验知识的特征提取方案，该方案可直接拓展至高维或更复杂模型。实验结果确立了高维transmon量子dit作为模拟多体物理的突破性技术路径。