我国成功构建世界首台光量子计算机

　　近日，中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陆朝阳、朱晓波等，联合浙江大学王浩华教授研究组，成功构建了世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机。中国科学院量子信息和量子科技创新研究院3日在上海举行新闻发布会，介绍了这一研究进展。

　　“量子计算机在求解某类特定问题上具有巨大的优势。”中科院院士、中国科学技术大学教授潘建伟介绍，量子计算利用量子相干叠加原理，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。

　　“比方说，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。”潘建伟介绍，发展量子计算技术的主要挑战通过发展高精度、高效率的量子态制备与相互作用控制技术，实现规模化量子比特的相干操纵。

　　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。潘建伟介绍，目前，国际学术界在基于光子、超冷原子和超导线路体系的量子计算技术发展上总体进展较快。

　　在各个路线的较量中，“多粒子纠缠的操纵”作为量子计算的核心资源，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。实验测试表明，该原型机的“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，同时，通过和经典算法比较，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10-100倍。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。”潘建伟说。

　　量子计算机的研发有着不同的技术路线，记者在发布会上还了解到，团队不仅是在光量子体系的研究中领先，同时还在超导体系的研究中也几乎同时取得了突破性进展。研究团队打破了之前由谷歌、NASA和UCSB公开报道的九个超导量子比特的操纵，实现了目前世界上最大数目（十个）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。成果即将发表于《物理评论快报》。

　　“当量子比特的操纵数量达到5个比特就能超越早期经典计算机，25个左右的时候，就能和现在的普通计算机计算能力相当。”潘建伟透露，目前研究团队正在致力于20个超导量子比特量子计算机的设计、制备和测试，并计划于今年年底前发布量子云计算平台，供科学家“体验”量子计算。

　　潘建伟预计，今年年底前将实现20比特的量子纠缠，到2020年左右，能够达到50个左右的纠缠，诞生实现“量子称霸”的超导计算机。“这是一个比较可靠的计划。”潘建伟说。（赵竹青）