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我國科研人員使用“九章”光量子計算原型機完成兩類圖論問題的求解
最后更新: 2023-06-08 10:29:11中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)網(wǎng)站6月7日消息，該校潘建偉、陸朝陽、劉乃樂等組成的研究團隊基于“九章”光量子計算原型機完成了對“稠密子圖”和“Max-Haf”兩類圖論問題的求解，實驗中使用了超過20萬個80光子符合計數(shù)樣本，實驗速率相比全球最快超級計算機使用當(dāng)前最優(yōu)經(jīng)典算法快約1.8億倍。
據(jù)悉，研究團隊通過實驗和理論研究了“九章”處理這兩類圖論問題為搜索算法帶來的加速，及該加速對于問題規(guī)模和實驗噪聲的依賴關(guān)系。該研究成果系首次在具有量子計算優(yōu)越性的光量子計算原型機上開展的面向具有應(yīng)用價值問題的實驗研究。相關(guān)論文近日以“編輯推薦”的形式發(fā)表在國際知名學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》上，并被Physics網(wǎng)站專題報道。
該研究成果系首次在具有量子計算優(yōu)越性的光量子計算原型機上開展的面向具有應(yīng)用價值問題的實驗研究。相關(guān)論文近日以“編輯推薦”的形式發(fā)表在國際知名學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》上，并被Physics網(wǎng)站專題報道。
圖片1：“九章”量子計算原型機與圖論問題對應(yīng)關(guān)系原理示意圖
量子計算機的物理實現(xiàn)是當(dāng)前科技前沿的重大挑戰(zhàn)之一。國際學(xué)術(shù)界對量子計算的實驗發(fā)展制定了三步走的路線圖，其中第一步是實現(xiàn)“量子計算優(yōu)越性”?！傲孔佑嬎銉?yōu)越性”是指，通過高精度地操縱近百個物理比特，高效求解超級計算機無法在合理時間內(nèi)解決的特定的高復(fù)雜度數(shù)學(xué)問題。這一步的意義在于首次從實驗上確鑿地證明量子計算加速，并挑戰(zhàn)“擴展的丘奇—圖靈論題”。
2019年底，美國谷歌公司利用超導(dǎo)量子比特宣布實現(xiàn)“量子計算優(yōu)越性”，但隨之經(jīng)典模擬算法取得快速發(fā)展，谷歌的這一宣稱受到挑戰(zhàn)。2020年，中國科大潘建偉團隊成功構(gòu)建了76個光子100個模式的高斯玻色取樣量子計算原型機“九章”，首次達到基于光子的“量子計算優(yōu)越性”里程碑。2021年，潘建偉團隊進一步成功研制了 “祖沖之二號”和“九章二號”，使得我國成為唯一在兩種技術(shù)路線都達到了“量子計算優(yōu)越性”的國家。
目前，僅有谷歌、中國科大、以及加拿大Xanadu三個團隊實現(xiàn)了“量子計算優(yōu)越性”的目標(biāo)。而只有在實現(xiàn)“量子計算優(yōu)越性”的基礎(chǔ)上，量子計算應(yīng)用的實驗研究才有望帶來量子加速。因此，國際學(xué)術(shù)界下一階段的一個重要科研目標(biāo)是探索利用量子計算原型機演示具有實用價值的問題的求解。
該論文第一作者是博士研究生鄧宇皓、龔思秋、顧義超。上述項目受到了安徽省、科技部、中科院、上海市和基金委的支持。
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