世界首臺(tái)超越早期經(jīng)典計(jì)算機(jī)的光量子計(jì)算機(jī)3日在上海亮相，10個(gè)超導(dǎo)量子比特糾纏首次成功實(shí)現(xiàn)，中國(guó)科學(xué)家再次站在了創(chuàng)新的前沿。中國(guó)科技大學(xué)潘建偉院士及同事陸朝陽(yáng)、朱曉波等，聯(lián)合浙江大學(xué)王浩華研究組，在去年首次實(shí)現(xiàn)10光子糾纏操縱的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了這臺(tái)基于單光子的量子計(jì)算機(jī)。

    “從原理上說(shuō)，量子計(jì)算機(jī)具有超快的并行計(jì)算和模擬能力，其計(jì)算能力隨可操縱的粒子數(shù)呈指數(shù)增長(zhǎng)，可為經(jīng)典計(jì)算機(jī)無(wú)法解決的大規(guī)模計(jì)算難題提供有效的解決方案。一臺(tái)操縱50個(gè)微觀粒子的量子計(jì)算機(jī)，對(duì)特定問(wèn)題的處理能力可超過(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)。”潘建偉說(shuō)，如果用萬(wàn)億次經(jīng)典計(jì)算機(jī)分解一個(gè)300位的大數(shù)，需15萬(wàn)年，而用萬(wàn)億次量子計(jì)算機(jī)，則只需1秒�？梢哉f(shuō)，量子計(jì)算機(jī)更擅長(zhǎng)解決密碼分析、氣象預(yù)報(bào)、藥物設(shè)計(jì)、金融分析、石油勘探等大規(guī)模計(jì)算的難題。由于量子計(jì)算存在著巨大的潛在價(jià)值，歐美國(guó)家都在積極整合研究力量和資源，開(kāi)展協(xié)同攻關(guān)。同時(shí)，一些大型高科技公司，如谷歌、微軟、IBM等也強(qiáng)勢(shì)介入量子計(jì)算研究。

    多粒子糾纏的操縱作為量子計(jì)算的技術(shù)制高點(diǎn)，一直是國(guó)際角逐的焦點(diǎn)。在光子體系，潘建偉團(tuán)隊(duì)在多光子糾纏領(lǐng)域始終保持著國(guó)際領(lǐng)先水平，分別在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)了5光子、6光子、8光子糾纏，去年底又把紀(jì)錄刷新至10光子糾纏。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)利用自主研發(fā)的綜合性能國(guó)際最優(yōu)的量子點(diǎn)單光子源，通過(guò)電控可編程的光量子線路，構(gòu)建了針對(duì)多光子“玻色取樣”（一種用來(lái)采集玻色子散射樣本的量子算法）任務(wù)的光量子計(jì)算原型機(jī)。實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，此原型機(jī)的“玻色取樣”速度不僅比之前國(guó)際同行類似的所有實(shí)驗(yàn)快至少24000倍，同時(shí)，通過(guò)和經(jīng)典算法比較，也比人類歷史上第一臺(tái)電子管計(jì)算機(jī)（ENIAC）和第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)（TRADIC）運(yùn)行速度快10—100倍。

    5月2日，中國(guó)科學(xué)家的這項(xiàng)研究成果以長(zhǎng)文形式在線發(fā)表于《自然·光子學(xué)》。這是歷史上第一臺(tái)超越早期經(jīng)典計(jì)算機(jī)的基于單光子的量子模擬機(jī)，為最終實(shí)現(xiàn)超越經(jīng)典計(jì)算能力的量子計(jì)算的目標(biāo)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

    在潘建偉團(tuán)隊(duì)研制的量子計(jì)算機(jī)中，超導(dǎo)體系也有重大突破。2015年，谷歌、美國(guó)航空航天局和加州大學(xué)圣芭芭拉分校宣布實(shí)現(xiàn)了9個(gè)超導(dǎo)量子比特的高精度操縱。但這個(gè)紀(jì)錄在今年被中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)打破。朱曉波、王浩華和陸朝陽(yáng)、潘建偉等合作，自主研發(fā)了10比特超導(dǎo)量子線路樣品，通過(guò)高精度脈沖控制和全局糾纏操作，成功實(shí)現(xiàn)了目前世界上最大數(shù)目的超導(dǎo)量子比特的多體純糾纏。

    據(jù)了解，潘建偉團(tuán)隊(duì)正致力于20個(gè)超導(dǎo)量子比特樣品的設(shè)計(jì)、制備和測(cè)試，并計(jì)劃于今年年底前發(fā)布量子云計(jì)算平臺(tái)。