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  • 光量子計算:態空間維數提高百億倍

    作者:佚名 來源:中國科學技術大學 時間:2019-12-25 11:20 閱讀:399 [投稿]
    中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽等與中外合作者合作,在國際上首次實現了20光子輸入60×60模式干涉線路的玻色取樣量子計算,輸出了復雜度相當于48個量子比特的希爾伯特態空間,其維數高達370萬億。

    中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽等與中科院上海微系統與信息技術研究所尤立星以及德國和荷蘭的科學家合作,在國際上首次實現了20光子輸入60×60模式干涉線路的玻色取樣量子計算,輸出了復雜度相當于48個量子比特的希爾伯特態空間,其維數高達三百七十萬億。這個工作同時在光子數、模式數、計算復雜度和態空間這四個關鍵指標上都大幅超越之前的國際記錄,其中,態空間維數比國際同行之前的光量子計算實驗高百億倍。論文以“編輯推薦”形式近日發表于《物理評論快報》。美國物理學會Physics網站以“玻色取樣量子計算逼近里程碑”為題對該工作做了精選報道。


    量子計算機在原理上具有超快的并行計算能力,在一些具有重大社會和經濟價值的問題方面相比經典計算機實現指數級別的加速。當前,研制量子計算機已成為前沿科學的最大挑戰之一,成為世界各國角逐的焦點。其中,量子計算研究的第一個階段性目標是實現“量子計算優越性”(亦譯為“量子霸權”),即研制出量子計算原型機在特定任務的求解方面超越經典的超級計算機。利用超導量子比特實現隨機線路取樣和利用光子實現玻色取樣是目前國際學術界公認的演示量子計算優越性的兩大途徑。

    面向這一戰略目標,潘建偉、陸朝陽研究組長期致力于可擴展單光子源和玻色取樣量子計算的研究。2013年,研究組在國際上首創量子點脈沖共振激發,解決了單光子源的確定性和高品質這兩個基本問題。2016年,研究組研制了微腔精確耦合的單量子點器件,產生了國際最高效率的全同單光子源,并在此基礎上,于2017年初步應用于構建超越早期經典計算能力的針對玻色取樣問題的光量子計算原型機,其取樣速率比國際上當時的實驗提高24000多倍。


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