中国在两种物理体系实现量子计算优越性
来源:光明日报     时间:2021-10-27 14:17:24

10月25日,著名物理学期刊《物理评论快报》同时发表了中国科学技术大学的两篇论文,文章表明,随着66比特的可编程超导量子计算原型机“祖冲之二号”(也称“祖冲之2.0”)的研制成功和113个光子144模式的量子计算原型机“九章二号”(也称“九章2.0”)的构建,中国科学技术大学科研团队在超导量子和光量子两种系统的量子计算方面取得重要进展,这也意味着我国成为目前世界上唯一在两种物理体系达到量子计算优越性里程碑的国家。

记者获悉,中国科学技术大学中科院量子信息与量子科技创新研究院潘建伟、朱晓波、彭承志等组成的研究团队,与中科院上海技术物理研究所合作,构建了66比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之二号”,实现了对“量子随机线路取样”任务的快速求解。根据现有理论,“祖冲之二号”处理的量子随机线路取样问题的速度比目前最快的超级计算机快7个数量级,计算复杂度比谷歌公开报道的53比特超导量子计算原型机“悬铃木”提高了6个数量级,这一成果是我国继光量子计算原型机“九章”后在超导量子比特体系首次达到“量子计算优越性”里程碑。

1981年,诺贝尔奖获得者理查德·费曼提出了量子计算机构想,如何把“构想”变成现实一直是科学家们的梦想。目前,量子计算已被认为可能是下一代信息革命的关键技术,可通过特定算法产生超越传统计算机的算力,解决重大经济社会问题。因此,研制量子计算机成为世界科技前沿重大挑战。

2020年,潘建伟团队成功构建76个光子的量子计算原型机“九章”,处理高斯玻色取样问题的速度只需要200秒,比超级计算机快100万亿倍,使中国成为全球第二个实现“量子优越性”(也称“量子霸权”)的国家。

今年以来,潘建伟团队进行了一系列概念和技术创新,于近期成功研制出“九章二号”。

“我们主要有三大突破,首先显著提高了量子光源的产率、品质和收集效率,将光源关键指标从63%提升到92%。其次,将多光子量子干涉线路从100维度增加到144维度,操纵的光子数从76个增加到113个。再次,新增了可编程功能。”研究团队成员、中科大教授陆朝阳说。

实验结果显示,“九章二号”的算力实现了巨大提升。根据目前已发表的最优经典算法,“九章二号”求解高斯玻色取样问题的处理速度,比全球最快的超级计算机快亿亿亿倍(10的24次方倍),比“九章”快100亿倍。“九章二号”1毫秒可算出的问题,全球“最快超算”需30万亿年。

“目前的‘九章二号’还只是‘单项冠军’,但其超强算力在图论、量子化学等领域具有潜在应用价值。”陆朝阳说,“未来的通用型量子计算机有望在密码破译、天气预报、材料设计、药物分析等领域发挥作用。”

而同期另一篇论文表明,中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、刘乃乐等组成的研究团队与中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作,发展了量子光源受激放大的理论和实验方法,构建了113个光子144模式的量子计算原型机“九章二号”,并实现了相位可编程功能,完成了对用于演示“量子计算优越性”的高斯玻色取样任务的快速求解。根据现有理论,“九章二号”处理高斯玻色取样的速度比目前最快的超级计算机快1024倍。这一成果再次刷新了国际上光量子操纵的技术水平,进一步提供了量子计算加速的实验证据。

基于光子的玻色取样和基于超导比特的随机线路取样是实验展示量子计算优越性的两个重要方案。潘建伟团队一直在光量子信息处理方面处于国际领先水平。2017年,该团队构建了世界首台超越早期经典计算机的光量子计算原型机。2019年,团队进一步研制了确定性偏振、高纯度、高全同性和高效率的国际最高性能单光子源,实现了20光子输入60模式干涉线路的玻色取样,逼近了“量子计算优越性”。

今年,该团队在“九章”的基础上,进行了一系列概念和技术创新。受到激光——“受激辐射光放大”概念的启发,研究人员设计并实现了受激双模量子压缩光源,显著提高了量子光源的产率、品质和收集效率。此外,通过三维集成和收集光路的紧凑设计,多光子量子干涉线路增加到了144维度。由此,“九章二号”探测到的光子数增加到了113个,输出态空间维度达到了1043。通过动态调节压缩光的相位,研究人员进一步实现了对高斯玻色取样矩阵的重新配置,演示了“九章二号”可用于求解不同参数数学问题的编程能力。

关键词:

新闻推荐
  • 老一辈常说:“五月吃3宝,毒邪绕着走”,指的是啥?

    进入农历五月以来,温度逐渐升高,即将迎来一年里最难熬的毒五月。毒五月的来历:农历五月以后天气较炎热,蚊子、苍蝇、蜈蚣等生物,开始频

    来源:光明日报      时间:2022-06-20 17:30:08
  • 完成10亿元C+轮融资 蓝湖未来继续专注服务“数字创造经济”

    10月23日,中国云软件赛道公司蓝湖宣布完成10亿元C+轮融资,本轮融资由GGV纪源资本领投,现有股东红杉中国跟投,穆棉资本任本轮的独家财务

    来源:光明日报      时间:2021-10-27 14:18:29
  • 欧盟能源部长举行特别会议商讨能源问题

    新华社布鲁塞尔10月26日电(记者康逸 李骥志)卢森堡消息:欧盟能源部长26日在卢森堡举行特别会议,就能源价格上涨问题交换意见,并讨论成

    来源:光明日报      时间:2021-10-27 14:18:29
  • 2022年初三学考报名将于11月10日启动

    本报讯 北京教育考试院日前发布“关于做好2022年初三年级学生初中学业水平考试报名工作的通知”(以下简称“通知”)。北京青年报记者在“

    来源:光明日报      时间:2021-10-27 14:18:26
  • 我国在两种物理体系实现“量子计算优越性”

    本报北京10月27日电 近日,中国科学技术大学科研团队在超导量子和光量子两种系统的量子计算方面取得重要进展,成功研制“祖冲之二号”和“

    来源:光明日报      时间:2021-10-27 14:18:25
  • 江西进贤一公司及实际控制人领刑

    本报讯 (记者 胡佳佳 通讯员 李凤玲 吴玉婷)近日,江西省进贤县人民法院一审审结了一起拒不支付劳动报酬案,以拒不支付劳动报酬罪,

    来源:光明日报      时间:2021-10-27 14:18:23
  • 中国驻开普敦总领馆完成海外远程视频公证试点

    新华社开普敦10月26日电 中国驻开普敦总领馆25日为一名中国公民连线国内公证处,顺利完成中国驻非洲使领馆首例海外远程视频公证试点。当天

    来源:光明日报      时间:2021-10-27 14:18:23
  • 安徽省公安厅原副巡视员王辉一审获刑14年

    中新网合肥10月26日电 据安徽省亳州市纪委监委26日消息,亳州市中级人民法院当日对安徽省公安厅原副巡视员王辉作出一审判决,以犯受贿罪判

    来源:光明日报      时间:2021-10-27 14:18:18
  • 首发“上海号”中欧班列抵达德国汉堡

    10月26日,首列“上海号”中欧班列驶入德国汉堡的货场。新华社记者王勍摄新华社德国汉堡10月26日电(记者朱晟 张远)德国汉堡26日举行仪式

    来源:光明日报      时间:2021-10-27 14:18:09
  • 中国经济高质量发展步伐稳健

    在全球疫情走势和经济走势趋于复杂的背景下,中国经济巨轮将驶向何方,举世关注。 2020年10月26日至29日,党的十九届五中全会在京举行,

    来源:光明日报      时间:2021-10-27 14:17:51
  • 我国在两种物理体系实现量子计算优越性

    10月25日,著名物理学期刊《物理评论快报》同时发表了中国科学技术大学的两篇论文,文章表明,随着66比特的可编程超导量子计算原型机“祖

    来源:光明日报      时间:2021-10-27 14:17:50
  • 新主流网络视听崛起,开启主流价值社交传播之门

    第48次《中国互联网络发展状况统计报告》显示,截至2021年6月,中国网络视频用户规模达9 44亿,占全体网民的93 4%,其中20~29岁年龄段网

    来源:光明日报      时间:2021-10-27 14:17:44
  • 蔬菜价格波动 电商平台加强直采保供保价

    今年四月份一则“一车菠菜1300斤卖了15元”的短视频还在网络流传,谁料半年之后的“秋菠”已经华丽转身,一跃成为菜中“贵”族。十月上旬开

    来源:光明日报      时间:2021-10-27 14:17:44
  • 去境外搞电信诈骗赚快钱?结局可能是被打断手脚甚至抑郁病亡

    月入过万、免费包机、专人接送、工作轻松还能出国的工作机会摆在眼前,这些“跨国高薪”的“美差”听上去是不是很令人心动?然而当真正出国

    来源:光明日报      时间:2021-10-27 14:17:43
  • 广东江门中院宣判一侵犯知识产权犯罪案

    本报讯 近日,广东省江门市中级人民法院终审审结了一起侵犯知识产权犯罪案,13名被告人获刑,其中郭某犯假冒注册商标罪、销售假冒注册商标

    来源:光明日报      时间:2021-10-27 14:17:41
  • 说好“一梯一户”却成了“两梯两户”,买方能否解除合同?

    本报讯 一些开发商在卖房子时为了吸引客户,存在夸大宣传甚至虚假宣传的现象,消费者买到房子后发现与宣传严重不符。作为消费者,该如何维

    来源:光明日报      时间:2021-10-27 14:17:38
  • 更高水平开放合作助力中国东盟经贸发展迎新机遇

    第24次中国—东盟领导人会议26日以视频形式举行。中方在会上提出,中国和东盟将推进更高水平的区域经济一体化,并聚焦数字经济、绿色经济等

    来源:光明日报      时间:2021-10-27 14:17:35
  • 9被告人犯侵犯著作权罪被判刑罚

    本报讯 (记者 余建华 通讯员 李亚联 陈昭妃)“进服火速升级”“充值就送神装”“边玩边赚钱”……这是私服游戏中最常见的广告标语。

    来源:光明日报      时间:2021-10-27 14:17:32
  • 中国在两种物理体系实现量子计算优越性

    10月25日,著名物理学期刊《物理评论快报》同时发表了中国科学技术大学的两篇论文,文章表明,随着66比特的可编程超导量子计算原型机“祖冲

    来源:光明日报      时间:2021-10-27 14:17:24
  • 发力!支持中小企业创新发展 资本市场跑出“加速度”

    “中小企业能办大事”,中小企业创新发展近期备受关注。为破解中小企业“融资难、融资贵”,资本市场相关探索从未止步。随着设立北京证券交

    来源:光明日报      时间:2021-10-27 14:17:14