深圳量子科學(xué)與工程研究院超導(dǎo)實驗室研究員鐘有鵬、副研究員牛晶晶，與南方科技大學(xué)物理系副教授魯大為合作，在基于超導(dǎo)量子線路系統(tǒng)的分布式量子模擬領(lǐng)域取得重要進展。相關(guān)成果發(fā)表于《物理評論快報》。  

研究團隊在實驗上首次使用分布式架構(gòu)實現(xiàn)環(huán)面碼（Toric Code）模型并成功探測拓?fù)湎辔?，展示了分布式架?gòu)在量子模擬領(lǐng)域的優(yōu)勢。

近年來，超導(dǎo)量子計算迅速發(fā)展，規(guī)模有望擴展到數(shù)千個量子比特以上，但進一步擴展比特規(guī)模面臨著芯片面積受限和布線困難等挑戰(zhàn)。分布式架構(gòu)作為一種有效解決集成瓶頸的方案，不僅能布局大規(guī)模量子比特，還有望克服單一芯片的物理限制，為量子計算的規(guī)?；峁└`活可能性。

任意子是二維空間中的一類特殊準(zhǔn)粒子，在通用拓?fù)淞孔佑嬎阒芯哂嘘P(guān)鍵作用。環(huán)面碼模型是實現(xiàn)任意子分?jǐn)?shù)統(tǒng)計的一種主流方案。在該研究中，研究團隊通過多個高品質(zhì)互聯(lián)的超導(dǎo)量子芯片巧妙地實現(xiàn)了二維環(huán)面碼模型，展示了任意子編織特性，并成功探測了拓?fù)湎辔弧?/span>

研究人員采用分布式超導(dǎo)量子處理器作為環(huán)形碼模型的硬件，通過在不同模塊間進行并行量子門操作，在三個模塊上高效地生成了一個10比特的Toric Code基態(tài)，展示了分布式超導(dǎo)量子處理器在實現(xiàn)量子計算模型方面的優(yōu)勢。

此外，研究人員還提出一種利用相關(guān)性測量的方法，能夠從每個編織路徑中提取相位信息，以高效和可擴展的方式驗證任意子編織統(tǒng)計的路徑獨立性。該方法運用通用相關(guān)性曲線，通過分解泡利分量提取必要的可觀測量，為標(biāo)定高復(fù)雜度的糾纏態(tài)并提取有效信息提供了解決方案。

這項研究開創(chuàng)了用分布式量子處理器模擬拓?fù)湎辔坏南壤?，為基于分布式架?gòu)的量子模擬提供了研究思路。