我量子計算研究獲重大突破

玻色取樣實驗逼近“量子霸權”

【據新華社合肥廿六日電】研製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二十光子輸入六十乘六十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紀錄，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。

超越傳統計算機

量子計算機在原理上具有超快的並行計算能力，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於量子計算研究。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，成功實現了二十光子輸入六十乘六十模式（六十個輸入口，六十層的線路深度，包括三百九十六個分束器和一百○八個反射鏡）干涉線路的玻色取樣實驗。

量子計算里程碑

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五倍，模式數增加了五倍，取樣速率提高了六萬倍，輸出態空間維數提高了百億倍。其中由於多光子高模式特性，輸出態空間達到了三百七十萬億維數，這等效於四十八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，朝着實現“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，意味着量子計算領域的一個里程碑。

量子霸權成焦點

本月二十日，美國《科學》雜誌公佈今年國際科學界十大突破，“量子霸權”赫然在列。谷歌的一份論文顯示，面對一個特定的計算任務，量子計算機與第一超級計算機競速結果是二百秒比一萬年。IBM後來反駁，谷歌沒讓第一超級計算機 “好好發揮”，其實差距只是二百秒比二點五天。