我国达到“量子计算优越性”里程碑

日期:2020-12-06 09:38:15   来源:互联网   编辑:小狐   阅读人数:278

中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等组成的研究团队与上海微所、国家并行计算机工程技术研究中心合作,构建了76个光子100个模式的量子计算原型机“九章”实现了具有实用前景的“高斯玻色取样”任务的快速求解。

该量子计算处理“高斯玻色取样”的速度比目前最快的超级计算机“富岳”快一百万亿倍,等效地比去年美国谷歌公司发布的53个超导比特量子计算原型机“悬铃木”快一百亿倍,并且它的量子计算优越性不依赖于样本数量,克服了谷歌53比特随机线路取样实验中量子优越性依赖于样本数量的漏洞。

量子计算机具有超快并行计算能力,相比于经典计算机,量子计算机通过特定算法在一些具有重大问题方面实现指数级别的加速。当前,研制量子计算机成为世界科技前沿的最大之一,是国家间角逐的焦点。潘建伟团队在光量子信息处理方面处于国际领先水平,2017年构建了世界首台超越早期经典计算机的光量子计算原型机,2019年研制了确定性偏振、高纯度、高全同性和高效率的国际最高性能单光子源,实现了20光子输入60量子比特的希尔伯特态空间,逼近“量子计算优越性”

近期,该团队通过自主研制同时具备高效率、高全同性、极高亮度和大规模扩展能力的量子光源,同时满足相位稳定、全连通随机矩阵、波包重合度优于99.5%、通过率优于98%的100模式干涉线路,相对光程10-9以内的锁相精度,高效率100通道超导纳米线单光子探测器,成功构建了76个光子100个模式的高斯玻色取样量子计算原型机“九章”

这一成果牢固确立了我国在国际量子计算研究中的第一方阵地位,为未来实现可解决具有重大实用价值问题的规模化量子奠定技术基础。基于“九章”的高斯玻色取样算法还在图论、机器学习、量子化学等领域具有潜在应用,成为后续发展的重要方向。

本文相关词条概念解析:

量子

量子(quantum)是现代物理的重要概念。最早是M普朗克在1900年提出的。他假设黑体辐射中的辐射能量是不连续的,只能取能量基本单位的整数倍。后来的研究表明,不但能量表现出这种不连续的分离化性质,其他物理量诸如角动量、自旋、电荷等也都表现出这种不连续的量子化现象。这同以牛顿力学为代表的经典物理有根本的区别。量子化现象主要表现在微观物理世界。描写微观物理世界的物理理论是量子力学。量子一词来自拉丁语quantum,意为“有多少”,代表“相当数量的某物质”。在物理学中常用到量子的概念,指一个不可分割的基本个体。例如,“光的量子”是光的单位。而延伸出的量子力学、量子光学等更成为不同的专业研究领域。其基本概念为所有的有形物质是“可量子化的”。“量子化”指其物理量的数值是特定的,而不是任意值。例如,在(休息状态的)原子中,电子的能量是可量子化的。这决定原子的稳定和一般问题。在20世纪的前半期,出现了新的概念。许多物理学家将量子力学视为了解和描述自然的的基本理论。在量子出现在世界上100多年间,经过普朗克,爱因斯坦,斯蒂芬霍金等科学家的不懈努力,已初步建立量子力学理论。

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