據(jù)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)12月4日消息,該校潘建偉,、陸朝陽等組成的研究團(tuán)隊與中科院上海微系統(tǒng)所,、國家并行計算機(jī)工程技術(shù)研究中心合作,,構(gòu)建了76個光子的量子計算原型機(jī)“九章”。相關(guān)論文于12月4日在線發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》,。
“九章”求解數(shù)學(xué)算法高斯玻色取樣只需200秒,,而目前世界最快的超級計算機(jī)要用6億年。新華社報道稱,,這一突破使我國成為全球第二個實(shí)現(xiàn)“量子優(yōu)越性”(也稱“量子霸權(quán)”)的國家,。
量子計算機(jī)在原理上具有超快的并行計算能力,可望通過特定算法在一些具有重大社會和經(jīng)濟(jì)價值的問題方面(如密碼破譯,、大數(shù)據(jù)優(yōu)化,、材料設(shè)計、藥物分析等)相比經(jīng)典計算機(jī)實(shí)現(xiàn)指數(shù)級別的加速,。當(dāng)前,,研制量子計算機(jī)已成為世界科技前沿的最大挑戰(zhàn)之一,成為歐美各發(fā)達(dá)國家角逐的焦點(diǎn),。
潘建偉團(tuán)隊一直在光量子信息處理方面處于國際領(lǐng)先水平,。2017年,該團(tuán)隊構(gòu)建了世界首臺超越早期經(jīng)典計算機(jī)(ENIAC)的光量子計算原型機(jī),。2019年,,團(tuán)隊進(jìn)一步研制了確定性偏振、高純度,、高全同性和高效率的國際最高性能單光子源,,實(shí)現(xiàn)了20光子輸入60模式干涉線路的玻色取樣,輸出復(fù)雜度相當(dāng)于48個量子比特的希爾伯特態(tài)空間,,逼近了“量子計算優(yōu)越性”,。
近期,該團(tuán)隊通過自主研制同時具備高效率,、高全同性,、極高亮度和大規(guī)模擴(kuò)展能力的量子光源,同時滿足相位穩(wěn)定,、全連通隨機(jī)矩陣,、波包重合度優(yōu)于99.5%、通過率優(yōu)于98%的100模式干涉線路,,相對光程10-9以內(nèi)的鎖相精度,,高效率100通道超導(dǎo)納米線單光子探測器,成功構(gòu)建了76個光子100個模式的高斯玻色取樣量子計算原型機(jī)“九章”(命名為“九章”是為了紀(jì)念中國古代最早的數(shù)學(xué)專著《九章算術(shù)》)。
《科學(xué)》雜志審稿人評價該工作是“一個最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)”(a state-of-the-art experiment),,“一個重大成就”(a major achievement)。研究人員希望這個工作能夠激發(fā)更多的經(jīng)典算法模擬方面的工作,,也預(yù)計將來會有提升的空間,。量子優(yōu)越性實(shí)驗(yàn)并不是一個一蹴而就的工作,而是更快的經(jīng)典算法和不斷提升的量子計算硬件之間的競爭,,但最終量子并行性會產(chǎn)生經(jīng)典計算機(jī)無法企及的算力,。