中國量子計算研究獲重要進展：玻色取樣實驗逼近“量子霸權(quán)”

研制量子計算機是當(dāng)前國際前沿科技的重大挑戰(zhàn)，近期中科院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉等人與德國、荷蘭的科學(xué)家合作，在國際上首次實現(xiàn)了20光子輸入60×60模式干涉線路的玻色取樣量子計算，在四大關(guān)鍵指標(biāo)上均大幅刷新國際記錄，逼近實現(xiàn)量子計算研究的重要目標(biāo)“量子霸權(quán)”。國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》日前以“編輯推薦”的形式發(fā)表了該成果。

量子計算機在原理上具有超快的并行計算能力，成為當(dāng)前國際學(xué)界角逐的焦點。其中，量子計算研究的第一個階段性目標(biāo)是實現(xiàn)“量子霸權(quán)”，即在某個特定問題上的計算能力超過現(xiàn)有最強的傳統(tǒng)計算機，證明了量子計算機的優(yōu)越性。

中科大潘建偉、陸朝陽研究組長期致力于量子計算研究。近期，他們利用自主研發(fā)的先進單光子源、多通道光學(xué)干涉儀，與中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員尤立星以及德國、荷蘭的科學(xué)家合作，成功實現(xiàn)了20光子輸入60×60模式(60個輸入口，60層的線路深度，包括396個分束器和108個反射鏡)干涉線路的玻色取樣實驗。

與國際學(xué)界之前的研究成果相比，他們此次實驗成功操縱的單光子數(shù)增加了5倍，模式數(shù)增加了5倍，取樣速率提高了6萬倍，輸出態(tài)空間維數(shù)提高了百億倍。其中由于多光子高模式特性，輸出態(tài)空間達到了370萬億維數(shù)，這等效于48個量子比特展開的希爾伯特空間。因此，實驗首次將玻色取樣推進到一個全新的區(qū)域，朝著實現(xiàn)“量子霸權(quán)”目標(biāo)邁出了關(guān)鍵一步。

《物理評論快報》審稿人認(rèn)為，這項研究突破是“一個巨大的飛躍”，“是通往實現(xiàn)‘量子霸權(quán)’的‘彈簧跳板’”。美國物理學(xué)會《物理學(xué)》網(wǎng)站評價認(rèn)為，這個實驗已經(jīng)接近超越傳統(tǒng)計算機，意味著量子計算領(lǐng)域的一個里程碑。