中國(guó)量子計(jì)算研究獲重要進(jìn)展：玻色取樣實(shí)驗(yàn)逼近“量子霸權(quán)”

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

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

中科大潘建偉、陸朝陽研究組長(zhǎng)期致力于量子計(jì)算研究。近期，他們利用自主研發(fā)的先進(jìn)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(guó)、荷蘭的科學(xué)家合作，成功實(shí)現(xiàn)了20光子輸入60×60模式(60個(gè)輸入口，60層的線路深度，包括396個(gè)分束器和108個(gè)反射鏡)干涉線路的玻色取樣實(shí)驗(yàn)。

與國(guó)際學(xué)界之前的研究成果相比，他們此次實(shí)驗(yàn)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(dá)到了370萬億維數(shù)，這等效于48個(gè)量子比特展開的希爾伯特空間。因此，實(shí)驗(yàn)首次將玻色取樣推進(jìn)到一個(gè)全新的區(qū)域，朝著實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”目標(biāo)邁出了關(guān)鍵一步。

《物理評(píng)論快報(bào)》審稿人認(rèn)為，這項(xiàng)研究突破是“一個(gè)巨大的飛躍”，“是通往實(shí)現(xiàn)‘量子霸權(quán)’的‘彈簧跳板’”。美國(guó)物理學(xué)會(huì)《物理學(xué)》網(wǎng)站評(píng)價(jià)認(rèn)為，這個(gè)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)接近超越傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，意味著量子計(jì)算領(lǐng)域的一個(gè)里程碑。