| 2020 年中國十大科技進展新聞 |
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| 科學家達到“量子計算優越性”里程碑 |
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光量子干涉實物圖：左下方為輸入光學部分，右下方為鎖
相光路，上方共輸出100 個光學模式，分別通過低損耗單
模光纖與100 個超導單光子探測器連接。
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、國家并行計算機工程技術研究中心的研究人員合作，構建了76個光子的量子計算原型機“九章”，實現了具有實用前景的“高斯玻色取樣”任務的快速求解，使得我國成功達到量子計算研究的首個里程碑——“量子計算優越性”，為實現可解決具有重大實用價值問題的規模化量子模擬機奠定技術基礎。相關成果于2020年12月4日在線發表在《科學》雜志上。
當前，研制量子計算機已成為世界科技前沿的最大挑戰之一。相比經典計算機，量子計算機在原理上具有超快的并行計算能力，有望有效推動密碼破譯、材料設計、藥物分析等重大難題的解決。實現“量子計算優越性”、研制可相干操縱數百個量子比特的量子模擬機和可編程的通用量子計算原型機，被認為是量子計算的三個里程碑。
潘建偉團隊一直在光量子信息處理方面處于國際領先水平。2017年，該團隊構建了世界首臺超越早期經典計算機的光量子計算原型機。2019年，該團隊實現了20個光子輸入60個模式干涉線路的玻色取樣，輸出復雜度相當于48個量子比特的希爾伯特態空間，逼近“量子計算優越性”。
近期，潘建偉團隊通過自主研制同時具備高效率、高全同性、極高亮度和大規模擴展能力的量子光源，成功構建了76個光子100個模式的“高斯玻色取樣”量子計算原型機“九章”，輸出量子態空間規模達10的30次方，實現“高斯玻色取樣”任務的快速求解。值得一提的是，“九章”所實現的“量子計算優越性”不依賴于樣本數量，克服了谷歌“隨機線路取樣”實驗中依賴于樣本數量的漏洞。
潘建偉表示，這一成果牢固確立了我國在國際量子計算研究中的第一方陣地位。基于“九章”的“高斯玻色取樣”算法，未來在圖論、機器學習、量子化學等領域具有重要的潛在應用價值。
德國馬普學會量子光學研究所所長、沃爾夫獎得主Ignacio Cirac認為，這是量子科技領域的一個重大突破，朝著研制相比經典計算機具有量子優勢的量子設備邁出一大步。■
《科學新聞》 (科學新聞2021年2月增刊 聚焦)