中国科学家建成世界首台光量子计算机

王兴

来源：央视新闻

2017年05月03日



埃尼阿克作为世界上第一台经典算法计算机，开辟了一个属于计算机的时代。而现在，以它为首的经典计算机真正的挑战来了。近日，由中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、朱晓波等，联合浙江大学王浩华教授研究组，在基于光子和超导体系的量子计算机研究方面取得了两项重大突破性进展，将为量子计算时代的到来奠定坚实的技术基础。

　　世界首台超越早期经典计算机的量子计算机问世

　　在光学体系上，该研究团队在2016年已实现国际最高水平的十光子纠缠操纵。今年，在这一基础上，又利用我国自主研发的高品质量子点单光子源构建了世界首台在性能上能够超越早期经典计算机的单光子量子计算机。最新实验测试表明，该原型机的“玻色取样”速度比国际同行之前所有类似的实验加快至少 24000 倍，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。

　　以前，量子计算速度比经典计算机快还只是停留在理论中，而该台原型机将这一理论变成现实迈出了坚实的第一步，把量子计算机真正推向和经典计算机竞争的擂台。这是历史上第一台超越早期经典计算机量子模拟机，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。

　　打破世界纪录 实现10个超导量子比特纠缠

　　在超导体系，该研究团队自主研发了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。这一成果打破了美国之前保持的9个量子比特操纵的记录，形成了一个完整的超导计算机的系统，使我国在超导体系量子计算机研究领域也进入世界一流水平行列。

　　根据计划，潘建伟研究团队将计划在今年年底实现大约20个光量子比特的操纵， 20 个超导量子比特样品的设计、制备和测试，量子计算机的速度将会成指数增长。

　　量子计算机是指利用量子相干叠加原理，理论上具有超快的并行计算和模拟能力的计算机。随着可操纵的粒子数的增加，量子计算机的计算能力呈指数增长，可以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，具有巨大的发展潜力。一台操纵 50个微观粒子的量子计算机，对一些特定问题的处理能力甚至比超级计算机更强。如果现在经典计算机的速度是自行车，那量子计算机的速度就好比飞机。并行计算让量子计算机一秒钟就可完成超级计算机几年的计算任务，几天内就能解决传统计算机花费数百万年时间才能处理的问题。正是因为其广阔的发展前景，许多欧美发达国家以及大型高科技公司纷纷布局相关研究。

　　目前，发展这一技术的关键在于如何通过发展高精度、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。国际上学术界对于量子计算技术的研究主要基于光子、超冷原子和超导线路三个体系上。我国科学家日前在光子和超导线路上取得的重大突破，对于量子计算机的研究与应用具有标志性意义。



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