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近日，中科院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院科研團(tuán)隊(duì)在超導(dǎo)量子和光量子兩種系統(tǒng)的量子計(jì)算方面取得重要進(jìn)展，使我國成為目前世界上唯一在兩種物理體系達(dá)到“量子計(jì)算優(yōu)越性”里程碑的國家。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)中科院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院潘建偉、陸朝陽、劉乃樂等組成的研究團(tuán)隊(duì)與中科院上海微系統(tǒng)所、國家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心合作，發(fā)展了量子光源受激放大的理論和實(shí)驗(yàn)方法，構(gòu)建了113個(gè)光子144模式的量子計(jì)算原型機(jī)“九章二號(hào)”，并實(shí)現(xiàn)了相位可編程功能，完成了對(duì)用于演示“量子計(jì)算優(yōu)越性”的高斯玻色取樣任務(wù)的快速求解。

2020年，潘建偉團(tuán)隊(duì)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)到了10^30，處理高斯玻色取樣的速度比超級(jí)計(jì)算機(jī)快一百萬億倍。而最新的“九章二號(hào)”探測光子數(shù)增加到了113個(gè)，輸出態(tài)空間維度達(dá)到了10^43。根據(jù)目前已正式發(fā)表的最優(yōu)化經(jīng)典算法，“九章二號(hào)”在高斯玻色取樣這個(gè)問題上的處理速度比最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)快億億億倍。

論文數(shù)據(jù)圖。a圖表示輸出態(tài)空間的維度。b圖表示光量子計(jì)算原型機(jī)相比超算的優(yōu)勢倍數(shù)。（圖源中科大報(bào)道）

這一成果再次刷新了國際上光量子操縱的技術(shù)水平，進(jìn)一步提供了量子計(jì)算加速的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。相關(guān)論文于2021年10月26日以“編輯推薦”的形式發(fā)表在國際知名學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。著名量子物理學(xué)家、加拿大Calgary大學(xué)教授Barry Sanders同時(shí)受邀在Physics網(wǎng)站上謄寫長篇評(píng)述文章，稱贊該工作是“令人激動(dòng)的實(shí)驗(yàn)杰作”（dramatic tour de force.....），“令人印象深刻的最前沿的進(jìn)步”（an impressive advance over the state-of-the-art）。