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我國量子計算研究獲重要進展:玻色取樣實驗逼近“量子霸權”

來源:新華網 時間:2019-12-26 編輯:新華網

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

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

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,他們利用自主研發的先進單光子源、多通道光學干涉儀,與中科院上海微系統與信息技術研究所研究員尤立星以及德國、荷蘭的科學家合作,成功實現了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增加了5倍,模式數增加了5倍,取樣速率提高了6萬倍,輸出態空間維數提高了百億倍。其中由于多光子高模式特性,輸出態空間達到了370萬億維數,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域,朝著實現“量子霸權”目標邁出了關鍵一步。

《物理評論快報》審稿人認為,這項研究突破是“一個巨大的飛躍”,“是通往實現‘量子霸權’的‘彈簧跳板’”。美國物理學會《物理學》網站評價認為,這個實驗已經接近超越傳統計算機,意味著量子計算領域的一個里程碑。

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