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資訊頻道這是第一臺超越早期經(jīng)典計算機ENIAC的基于單光子的量子模擬機，為最終實現(xiàn)超越經(jīng)典計算能力的量子計算奠定了基礎。
——論文通訊作者之一、中國科學技術(shù)大學教授陸朝陽
量子計算基礎研究領域有幾個大家共同努力的指標性節(jié)點：第一，展示超越首臺電子計算機的計算能力；第二，展示超越商用CPU的計算能力；第三，展示超越超級計算機的計算能力。我們實現(xiàn)的只是其中的第一步，一小步，但是是重要的一步。
——論文通訊作者之一、中國科學技術(shù)大學教授潘建偉
近日，中國科學技術(shù)大學潘建偉與陸朝陽課題組在基于光子的量子計算機研究方面取得了突破性進展，制造出中國第一臺5光子玻色采樣計算機。
這是第一臺超越早期經(jīng)典計算機ENIAC的基于單光子的量子模擬機，為最終實現(xiàn)超越經(jīng)典計算能力的量子計算奠定了基礎，論文的通訊作者之一、中國科學技術(shù)大學教授陸朝陽介紹說。
這一成果發(fā)表在5月1日上線的《自然光子學》（Nature Photonics）。
近年來，隨著量子操縱技術(shù)的飛速發(fā)展，量子計算備受矚目。由于量子比特是 0 和 1 的疊加態(tài)，其計算能力相比于經(jīng)典計算機將會指數(shù)加速，這一特點使量子計算有望為經(jīng)典計算機無法解決的大規(guī)模計算難題提供有效解決方案。然而，量子比特極易受到退相干和量子噪聲的影響，量子相干性受到破壞，失去量子計算的優(yōu)勢。這極大地阻礙了建造量子計算機的進程。
所幸的是，科學家提出了更加可行的量子計算方案，雖然不能實現(xiàn)通用的量子計算，但在某些特定的計算問題上，計算能力依然指數(shù)倍于經(jīng)典計算機。
玻色采樣由美國的理論計算機科學家Scott Aaronson和Aleksandr Arkhipov在2011年提出。該方案極大地降低了量子計算的需求，只需要單光子源，線性幺正系統(tǒng)（對應于一個復幺正矩陣）和探測器，便可實現(xiàn)。潘建偉、陸朝陽課題組首次利用量子點單光子源、自行設計加工的高效率干涉儀，構(gòu)建了針對多光子“玻色取樣”任務的光量子計算原型機，首次在國際上實現(xiàn)5光子玻色采樣。該量子計算機的采樣率比人類第一臺電子計算機ENIAC和晶體管計算機TRADIC高10-100倍。“你們構(gòu)建了第一代 ‘ENIAC’量子機器。”一位審稿人評論說。
“量子計算基礎研究領域有幾個大家共同努力的指標性節(jié)點：第一，展示超越首臺電子計算機的計算能力；第二，展示超越商用CPU的計算能力；第三，展示超越超級計算機的計算能力。我們實現(xiàn)的只是其中的第一步，一小步，但是是重要的一步。”論文的另外一位通訊作者、中國科學技術(shù)大學教授潘建偉說。
據(jù)了解，潘建偉研究團隊將計劃在今年年底實現(xiàn)大約20個光量子比特的操縱，為實現(xiàn)第二步的目標做準備。
中國科學技術(shù)大學教授陳宇翱（未參與這一研究）評論說，第三步在某些特定的數(shù)學問題上，超越所有的計算機的計算能力，實現(xiàn)“量子霸權(quán)”，需要操縱45-50個量子比特，這一目標預計在未來兩到三年內(nèi)實現(xiàn)。
鑒于量子計算領域競爭激烈，尤其是在最后一步，鹿死誰手尚未可知，陳宇翱說他希望第一臺真正實現(xiàn)“量子霸權(quán)”的量子計算機在中國科學技術(shù)大學誕生，但國外的工作也在進行之中，《知識分子》將持續(xù)關(guān)注這一領域的進展。
另外，中國科學技術(shù)大學潘建偉、陸朝陽與朱曉波等，聯(lián)合浙江大學王浩華教授研究組在超導體系首次實現(xiàn)十個超導量子比特的糾纏，并在此基礎上實現(xiàn)了快速求解線性方程組的量子算法。其結(jié)果在論文預印網(wǎng)站arxiv.org發(fā)表，后者已被《物理評論快報》（Physical Review Letters）接收。
參考文獻：
1、實現(xiàn)超越早期經(jīng)典計算機的多光子波色取樣論文http://www.nature.com/nphoton/journal/vaop/ncurrent/full/nphoton.2017.63.html
2、首次實現(xiàn)10個超導量子比特的糾纏：https：//arxiv.org/abs/1703.10302
3、利用超導量子線路演示了求解線性方程組的量子算法：https：//arxiv.org/abs/1703.06613，已被Phys。 Rev。 Lett。 接收
摘自 新浪綜合
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號