中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳团队构建的一套光量子计算系统,最近在高斯玻色采样问题上取得重要突破,求解速度达到目前全球最快的超级计算机的一百万亿倍,远远超过经典计算机。这意味着中国科学家首次实现“量子霸权”,即在某个特定问题上的计算能力远超现有最强的传统计算机,而传统计算机在有限时间内无法完成计算。北京时间12月4日凌晨,该工作在《科学》杂志在线发表,论文标题为“用光子实现量子计算优越性”。
潘建伟将该光量子计算系统命名为“九章”,以此纪念中国古代最早的数学专著《九章算术》。量子计算机可以解决一些超出传统计算机计算能力的问题,“九章”解决的“高斯玻色采样”问题就是一种。在本研究中,潘建伟和同事们构建了76个光子的量子计算原型机“九章”,实现了“高斯玻色采样”任务的快速求解。具体来说,“九章”在一分钟时间里完成了经典超级计算机一亿年才能完成的任务。此次实验非一蹴而就。
2017年,潘建伟、陆朝阳团队构建了世界首台超越早期经典计算机的单光子量子计算机,2019年则实现了输入20个光子、探测14个光子的量子计算。陆朝阳介绍,此次实验突破这一门槛的关键,除了采用高斯玻色采样这一新模型,还有多项重要技术革新。未来属于谁:超导量子计算还是光量子计算?量子计算由演示转向实际应用,仍需科学家长时间的努力。
即使是像谷歌“悬铃木”这样的通用量子计算机,也尚不能解决人们关心的实际问题。陆朝阳认为,就像人们对激光的认识,从最初实验室里的工具到许多意想不到的领域中的应用,量子计算机也许会遵循相似的路径。