中国学者在室温固态体系中实现绝热量子质因数分解

来源:新华网 2017-04-28 10:36 http://www.mnw.cn/ 海峡都市报电子版

　　新华社合肥4月28日电(记者徐海涛)记者从中国科学技术大学获悉，该校杜江峰院士课题组利用金刚石中的自旋作为量子处理器，近期在室温大气条件下实现了基于固态单自旋体系的质因数分解量子算法，向建造室温固态量子计算机迈进了重要一步。国际权威学术期刊《物理评论快报》日前发表了该成果。

　　RSA密钥体系是当今金融、网络等领域普遍使用的加密方式，对经典计算来说，尚无有效的方法能在合理的时间内完成大数的质因数分解，因此RSA加密体系目前是安全的。

　　上世纪九十年代，美国学者提出了基于量子计算机的质因数分解算法——Shor算法，从理论上证明，在当前最快的计算机上需要上万年才能完成的计算任务，量子计算机瞬间即能完成。但是，Shor算法基于传统的量子线路模式，由于实验难度太大，目前使用Shor算法分解的最大数仅是21。

　　近年来，中科大杜江峰课题组开展了采用绝热量子计算这一新型的量子计算模式来实现量子质因数分解的研究，在核磁共振实验体系中先后实现了21和143的量子质因数分解，创造了当时量子质因数分解的世界纪录。

　　在最新完成的这项工作中，杜江峰课题组利用金刚石中的自旋作为量子比特，首次在室温大气条件下实现了基于固态单自旋体系的量子分解算法。研究人员以分解35作为例子，完整演示了绝热量子分解算法的整个过程，并以高保真度得到了问题的解。为了克服金刚石单自旋量子相干时间不够长的问题，研究人员发展了核与电子杂化体系的优化控制技术，提高了量子演化过程的保真度。这一优化控制技术具有普适性，将可以应用于其他自旋体系。

　　据介绍，金刚石单自旋是目前极具潜力建造室温固态量子计算机的实验体系，该工作展示了在这一体系中实现复杂量子算法的能力，向建造室温固态量子计算机迈进了重要一步。