突破国量子计算研究获重要进展玻色取样实验逼近“量子霸权”

新华社合肥12月26日电(记者徐海涛)研制量子计算机是当前国际前沿科技的重大挑战，近期中科院院士、中国科学技术大学教授潘建伟等人与德国、荷兰的科学家合作，在国际上首次实现了20光子输入60×60模式干涉线路的玻色取样量子计算，在四大关键指标上均大幅刷新国际记录，逼近实现量子计算研究的重要目标“量子霸权”。国际权威学术期刊《物理评论快报》日前以“编辑推荐”的形式发表了该成果。

量子计算机在原理上具有超快的并行计算能力，成为当前国际学界角逐的焦点。其中，量子计算研究的第一个阶段性目标是实现“量子霸权”，即在某个特定问题上的计算能力超过现有最强的传统计算机，证明了量子计算机的优越性。

中科大潘建伟、陆朝阳研究组长期致力于量子计算研究。近期，他们利用自主研发的先进单光子源、多通道光学干涉仪，与中科院上海微系统与信息技术研究所研究员尤立星以及德国、荷兰的科学家合作，成功实现了20光子输入60×60模式(60个输入口，60层的线路深度，包括396个分束器和108个反射镜)干涉线路的玻色取样实验。

与国际学界之前的研究成果相比，他们此次实验成功操纵的单光子数增加了5倍，模式数增加了5倍，取样速率提高了6万倍，输出态空间维数提高了百亿倍。其中由于多光子高模式特性，输出态空间达到了370万亿维数，这等效于48个量子比特展开的希尔伯特空间。因此，实验首次将玻色取样推进到一个全新的区域，朝着实现“量子霸权”目标迈出了关键一步。

《物理评论快报》审稿人认为，这项研究突破是“一个巨大的飞跃”，“是通往实现‘量子霸权’的‘弹簧跳板’”。美国物理学会《物理学》网站评价认为，这个实验已经接近超越传统计算机，意味着量子计算领域的一个里程碑。

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