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量子计算研究获重要进展:玻色取样实验逼近“量子霸权”

2019-12-26 15:07:49  来源:新华网

研制量子计算机是当前国际前沿科技的重大挑战,近期中科院院士、中国科学技术大学教授潘建伟等人与德国、荷兰的科学家合作,在国际上首次实现了20光子输入60×60模式干涉线路的玻色取样量子计算,在四大关键指标上均大幅刷新国际记录,逼近实现量子计算研究的重要目标“量子霸权”。国际权威学术期刊《物理评论快报》日前以“编辑推荐”的形式发表了该成果。

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量子计算机在原理上具有超快的并行计算能力,成为当前国际学界角逐的焦点。其中,量子计算研究的第一个阶段性目标是实现“量子霸权”,即在某个特定问题上的计算能力超过现有最强的传统计算机,证明了量子计算机的优越性。

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中科大潘建伟、陆朝阳研究组长期致力于量子计算研究。近期,他们利用自主研发的先进单光子源、多通道光学干涉仪,与中科院上海微系统与信息技术研究所研究员尤立星以及德国、荷兰的科学家合作,成功实现了20光子输入60×60模式(60个输入口,60层的线路深度,包括396个分束器和108个反射镜)干涉线路的玻色取样实验。

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与国际学界之前的研究成果相比,他们此次实验成功操纵的单光子数增加了5倍,模式数增加了5倍,取样速率提高了6万倍,输出态空间维数提高了百亿倍。其中由于多光子高模式特性,输出态空间达到了370万亿维数,这等效于48个量子比特展开的希尔伯特空间。因此,实验首次将玻色取样推进到一个全新的区域,朝着实现“量子霸权”目标迈出了关键一步。

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《物理评论快报》审稿人认为,这项研究突破是“一个巨大的飞跃”,“是通往实现‘量子霸权’的‘弹簧跳板’”。美国物理学会《物理学》网站评价认为,这个实验已经接近超越传统计算机,意味着量子计算领域的一个里程碑。

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