第一作者：冯伟

通讯作者：张俊香，杨垂平

发表期刊：Physical Review Applied

期刊5-Year Impact Factor：5.039

通讯单位：杭州师范大学，浙江大学，上饶师范大学

论文DOI： 10.1103/PhysRevApplied.18.064036

成果简介：

近日，杭州师范大学物理学院冯伟博士及合作者在应用物理领域重要学术期刊上发表题为“Generation of Greenberger-Horne-ZeilingerStatesonTwo-Dimensional Superconducting-Qubit Lattices via Parallel Multiqubit-Gate Operations”的研究论文。论文的重要研究成果是在最近被Google等广泛采用的二维超导量子计算芯片上实现GHZ量子纠缠态的制备。

量子计算有望解决许多经典计算机难以处理的问题，而超导量子电路是构建实用量子计算机的热门物理平台之一。在量子计算芯片上制备量子比特全局纠缠态是扩展量子处理器比特数和展示量子优势道路上的一个重要的技术里程碑。作为三个或更多粒子的最大纠缠态，GHZ态在量子计算、量子信息和量子测量中发挥着重要作用。最近，包含100多个量子比特的二维（2D）超导量子处理器已经实验实现。然而，之前实验报道的超导量子比特GHZ态中最大量子比特数目仅为18。对于具有100多个量子比特的最新2D超导量子比特架构，急需一种新的方案来制备多量子比特GHZ纠缠态。  

本研究工作中，我们提出了一种新的机制，可以在先前报道的2D超导量子比特晶格上有效地生成GHZ纠缠态。该方法基于多量子比特受控iSWAP门，其可以通过有效的三体相互作用实现。另外，涉及的三体相互作用可以很容易地通过调节2D晶格上量子比特之间的适当失谐和耦合强度来合成。根据我们的方案，在深度为3的量子线路内，我们可以获得 37 量子比特GHZ 纠缠态。我们还基于晶格的原始哈密顿量对制备过程进行了数值模拟。采用实验上真实量子芯片的实际参数，37量子比特GHZ态的保真度大于0.5，这证实了我们的方法在现有的二维超导量子比特晶格处理器上是可行的。

本工作感谢国家自然科学基金青年项目(12004350)，杭州师范大学科研启动经费的资助。