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浙江人唱主角 全球首台超越级光量子计算机诞生

2017-05-03 15:34:00来源:浙江在线
  记者5月3日从中国科学院获悉,中科院院士、中国科学技术大学潘建伟教授等科学家日前成功构建世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机。值得浙江人自豪的是,潘建伟教授还是浙江东阳人。
  研究团队还实现了目前世界上最大数目超导量子比特的纠缠,并在超导量子处理器上实现了快速求解线性方程组的量子算法。
  这些成果为最终实现超越经典计算能力的量子计算创造了坚实基础。
  系列成果发表于国际权威学术期刊《自然光子学》和《物理评论快报》上。
  研究团队包括潘建伟及其同事陆朝阳、朱晓波等,以及浙江大学王浩华教授研究组。3日,研究团队在上海发布了系列成果。这些研究工作由中国科学技术大学、浙江大学、中科院物理所等协同完成,受到了中国科学院-阿里巴巴量子计算实验室、国家自然科学基金委、科技部和教育部2011计划等的资助。
  潘建伟介绍,研究团队构建的光量子计算原型机,“玻色取样”速度不仅比国际同行类似的之前所有实验加快至少24000倍,也比人类历史上第一台电子管计算机(ENIAC)和第一台晶体管计算机(TRADIC)运行速度快10到100倍。
  世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机
  多粒子纠缠的操纵作为量子计算的技术制高点,一直是国际角逐的焦点。在光子体系,潘建伟团队在多光子纠缠领域始终保持着国际领先水平,并于2016年底把纪录刷新至十光子纠缠。
  在此基础上,团队利用自主发展的综合性能国际最优的量子点单光子源,通过电控可编程的光量子线路,构建了针对多光子“玻色取样”任务的光量子计算原型机。5月2日,该研究成果以长文的形式在线发表于《自然光子学》。
  这是历史上第一台超越早期经典计算机的基于单光子的量子模拟机,为最终实现超越经典计算能力的量子计算这一国际学术界称之为“量子称霸”的目标奠定了坚实的基础。潘建伟研究团队将计划在今年年底实现大约20个光量子比特的操纵。
  量子计算在原理上具有超快的并行计算和模拟能力,计算能力随可操纵的粒子数呈指数增长,可为经典计算机无法解决的大规模计算难题提供有效解决方案。例如,一台操纵50个微观粒子的量子计算机,对特定问题的处理能力可超过超级计算机。由于量子计算的巨大潜在价值,欧美各国都在积极整合各方面研究力量和资源,开展协同攻关,同时,大型高科技公司如谷歌、微软、IBM等也强势介入量子计算研究。
  有科学文章评论,当量子计算机发展到50量子位的时候,就能实现“量子称霸”,超过世界上任何传统计算机,能够解决任何传统计算机解决不了的问题。2016年,潘建伟曾表示,第一次实现量子称霸必将成为物理学和计算机科学的一个里程碑,虽然不能预测准确的时间,“但应该为时不远了”。
  世界上纠缠数目最多(10个)的超导量子比特处理
  在超导体系,2015年,谷歌、美国航天航空局和加州大学圣芭芭拉分校宣布实现了9个超导量子比特的高精度操纵。这个记录在2017年被中国科学家团队首次打破。朱晓波、王浩华和陆朝阳、潘建伟等合作,自主研发了10比特超导量子线路样品,通过高精度脉冲控制和全局纠缠操作,成功实现了目前世界上最大数目的超导量子比特的多体纯纠缠,并通过层析测量方法完整地刻画了十比特量子态。
  进一步,研究团队利用超导量子线路演示了求解线性方程组的量子算法,证明了通过量子计算的并行性加速求解线性方程组的可行性(成果即将发表于《物理评论快报》)。研究团队正在致力于20个超导量子比特样品的设计、制备和测试,并计划于今年年底前发布量子云计算平台。
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  关键人物:潘建伟
  潘建伟是浙江省东阳市人。1992年毕业于中国科学技术大学近代物理系,1995年获该校理论物理硕士学位,1999年获得奥地利维也纳大学博士学位,2005年加入九三学社,2008年入选中组部首批“千人计划”,2011年当选为中国科学院院士,2017年2月8日,获“感动中国2016年度人物”。
  潘建伟长期从事量子光学、量子信息和量子力学基础问题检验等方面的研究,对量子通信等研究有创新性贡献,是该领域的国际著名学者,  潘建伟有关实现量子隐形传态的研究成果入选美国《科学》杂志“年度十大科技进展”,并同伦琴发现X射线、爱因斯坦建立相对论等影响世界的重大研究成果一起被《自然》杂志选为“百年物理学21篇经典论文”。其研究成果曾6次入选两院院士评选的“中国年度十大科技进展新闻”、5次入选欧洲物理学会评选的“年度物理学重大进展”、4次入选美国物理学会评选的“年度物理学重大事件”。(记者 曾福泉 刘晨茵)
编辑: 傅炜如
关键词: 光量子;计算机