近日，中國科學技術大學杜江峰教授課題組李兆凱等在國際上首次實驗實現(xiàn)了壓縮量子模擬方法，將原先需要n量子比特的量子模擬任務壓縮到僅需log(n)量子比特并在實驗中成功實現(xiàn)。利用該方法，他們使用核磁共振量子模擬器成功研究了一個32自旋鏈的基態(tài)性質(zhì)。這一實驗的成功實現(xiàn)預示著量子模擬能解決的問題尺度將大為增加，為量子模擬超越經(jīng)典計算提供可能。相關研究成果發(fā)表在近日出版的Phys.Rev.Lett.上，并被選為該期編輯推薦亮點文章。

　　課題組使用了新穎的壓縮量子模擬技術，極大地減少了量子模擬所需的實驗資源。他們在實驗中以32個自旋組成的Ising鏈為例，利用壓縮量子模擬技術將該量子系統(tǒng)的模擬過程壓縮至log(32)比特的空間中，進而轉化為5比特的量子線路。隨后利用核磁共振量子計算機，在實驗上成功地模擬了該32自旋鏈量子系統(tǒng)，觀測到其基態(tài)性質(zhì)隨該系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)變化的趨勢。

　　該研究成果表明，對于特定類型的多體量子系統(tǒng)，使用壓縮量子模擬技術可以極大地減少對量子模擬器比特數(shù)的需求。將經(jīng)典計算所需的O(2n)資源壓縮到僅需O(log(n))量子比特。這種雙指數(shù)的加速過程使得研究多體量子系統(tǒng)的難度極大地降低，為當前技術水平下實現(xiàn)大規(guī)模的量子模擬提供了一種可行方案。

　　該研究得到了國家基金委、科技部、中國科學院的支持。