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浙江智慧助力中国“神算”,世界首台光量子计算机有多牛

2021-06-24 08:12 | 浙江日报 | 手机看国搜 | 打印 | 收藏 |评论 | 扫描到手机
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核心提示:5月3日,中国科学技术大学教授、中国科学院院士潘建伟在上海宣布,中国科研团队成功构建光量子计算机,首次演示了超越早期经典计算机的量子计算能力。

5月3日,记者从中国科学院获悉,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。

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。潘建伟表示,这些成果为最终实现超越经典计算能力的量子计算奠定了坚实基础。

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,得到中国科学院-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计划等资助。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。潘建伟、陆朝阳都是浙江东阳人。

量子计算机有多神 可秒杀超级计算机

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目前的超级计算机。

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。

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10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倍到100倍。

潘建伟研究团队还计划在今年年底实现大约20个光量子比特的操纵。

中国团队有畅想 加入全球角力场

潘建伟在接受新华社采访时表示,量子计算基础研究领域有几个科学界达成共识的指标性节点:第一,展示超越首台经典计算机的计算能力;第二,展示超越商用CPU的计算能力;第三,展示超越超级计算机的计算能力。“目前我们实现的只是其中的第一步,但这一小步却是重要的一步。”

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。这个纪录在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10比特量子态。

研究团队还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。

(原题为《浙江智慧助力中国“神算”》曾福泉、刘晨茵/文)(完)

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