美國學術界公布的量子信息路線圖的應用挑戰，妳了解多少？

本次綜述的成果算作三個路線圖，三個路線圖涵蓋的主題分別是量子計算、量子模擬和量子互聯。量子信息科學是壹個偉大的旅程，需要物理學家、數學家、計算機科學家、電氣工程師和材料科學家的集體努力。路線圖對PRXQuantum開放，讓更多人參與到這項事業中來。我們不確定量子計算機將來會如何使用，因為只有少數已知的算法可以提供“量子優勢”。此外，建造壹臺量子計算機，將量子比特和操作的保真度提高到實際應用所需的水平，仍然是壹個巨大的挑戰。這兩個挑戰是相關的。通過建造更大更強大的量子計算機，可以找到新的應用。通過改進應用程序，可以有效引導量子計算機硬件的發展。應用發現和設備構建之間的這種交集被稱為“聯合設計”。

量子計算機的早期應用可能來自科學本身，通過對量子現象的可編程模擬，理解信息在復雜的量子系統中是如何演化和傳播的。路線圖敦促物理學家、數學家、計算機科學家、化學家和工程師用科學方法設計未來的量子計算機系統，實現科學發現。

基於這種高質量的三維糾纏態，團隊實驗完成了三維貝爾不等式的驗證和不兼容漏洞的雙邊互文性測試。在量子模擬方面，通過操縱三維糾纏量子態，團隊在國際上首次使用量子光學設備模擬圖論，尤其是量子態的關聯測量，從而直接獲得圖形的完美匹配數。在信息復雜度理論中，獲得圖片的完美匹配數是# P-完全復雜度。這項工作首次驗證了圖的量子模擬實驗的可行性，邁出了利用量子光學解決#P完全問題的第壹步。

在量子精密測量方面，申請人團隊利用量子光學芯片演示了高精度相位測量，突破了經典幹涉儀測量精度的理論極限，展示了高維量子糾纏的優勢。該研究為多體高維量子糾纏系統的片上制備和量子調控技術的應用提供了重要基礎。該結果發表在《自然合作雜誌，npjQuantumInformation Formation》上。另壹方面，本研究得到了南京大學卓越計劃、國家重點研發計劃、國家自然科學基金和中央高校基礎科研運行費專項基金項目的支持。