中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陸朝陽(yáng)等與中科院上海微系統(tǒng)所、國(guó)家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心合作，構(gòu)建了76個(gè)光子的量子計(jì)算原型機(jī)“九章”，實(shí)現(xiàn)了具有實(shí)用前景的“高斯玻色取樣”任務(wù)的快速求解。根據(jù)現(xiàn)有理論，該量子計(jì)算系統(tǒng)處理高斯玻色取樣的速度比目前最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)“富岳”快100萬(wàn)億倍，等效速度比去年谷歌發(fā)布的53個(gè)超導(dǎo)比特量子計(jì)算原型機(jī)“懸鈴木”快100億倍。相關(guān)成果12月4日在線發(fā)表于《科學(xué)》雜志。“一個(gè)最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)”“一個(gè)重大成就”，《科學(xué)》審稿人如此評(píng)價(jià)。

量子計(jì)算機(jī)在原理上具有超快的并行計(jì)算能力，相比經(jīng)典計(jì)算機(jī)，可望通過(guò)特定算法在密碼破譯、大數(shù)據(jù)優(yōu)化、材料設(shè)計(jì)、藥物分析等具有重大社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的問(wèn)題方面實(shí)現(xiàn)指數(shù)級(jí)別的加速。

潘建偉團(tuán)隊(duì)一直在光量子信息處理方面處于國(guó)際領(lǐng)先水平。2017年，該團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了世界首臺(tái)光量子計(jì)算原型機(jī)。2019年，團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了20光子輸入60模式干涉線路的玻色取樣，逼近了“量子計(jì)算優(yōu)越性”。

近期，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)自主研制同時(shí)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，成功構(gòu)建了76個(gè)光子100個(gè)模式的高斯玻色取樣量子計(jì)算原型機(jī)“九章”，輸出量子態(tài)空間規(guī)模達(dá)到1030，實(shí)現(xiàn)“高斯玻色取樣”任務(wù)的快速求解。

“命名為‘九章’是為了向中國(guó)古代最早的數(shù)學(xué)專著《九章算術(shù)》致敬。”潘建偉表示，“九章”所實(shí)現(xiàn)的量子計(jì)算優(yōu)越性不依賴于樣本數(shù)量，克服了“懸鈴木”隨機(jī)線路取樣實(shí)驗(yàn)中量子優(yōu)越性依賴于樣本數(shù)量的漏洞。

實(shí)現(xiàn)計(jì)算科學(xué)中“量子計(jì)算優(yōu)越性”、研制可相干操縱數(shù)百個(gè)量子比特的量子模擬機(jī)、研制可編程的通用量子計(jì)算原型機(jī)，被認(rèn)為是量子計(jì)算研究的3個(gè)里程碑。

“這一成果意味著我國(guó)成功達(dá)到量子計(jì)算研究的第一個(gè)里程碑——量子計(jì)算優(yōu)越性，牢固確立了我國(guó)在國(guó)際量子計(jì)算研究中的第一方陣地位，為未來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；孔幽M機(jī)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。”潘建偉表示，“我國(guó)迅速而有效地控制住新冠肺炎疫情，為我們實(shí)現(xiàn)‘量子計(jì)算優(yōu)越性’里程碑奠定了外部環(huán)境基礎(chǔ)，否則，這一成果的取得可能會(huì)大大延后。”

關(guān)鍵詞： 科學(xué)家 量子計(jì)算