世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机在

新华网海5月3日电3日上午，我国量子计算机领域的最新研究成果揭晓。记者在新闻发布会上获悉，中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陆朝扬、朱晓波与浙江大学王浩华教授一起，在基于光子和超导系统的量子计算机研究方面取得了一系列突破。

在光学系统上，研究团队去年首次实现了十光子纠缠操纵，利用高质量量子点单光子源，构建了世界上第一台超越早期经典计算机的单光子量子计算机。

在超导系统中，研究团队打破了之前Google、NASA、UCSB报道的9个超导量子位的操控，实现了世界上最大数量超导量子位的纠缠，在超导量子处理器上实现了一个快速求解线性方程组的量子算法。

量子计算利用量子相干叠加原理，原理上具有超快并行计算和模拟能力。计算能力随着可控粒子数呈指数增长，可以为经典计算机无法解决的大规模计算问题提供有效的解决方案。例如，操纵50个微观粒子的量子计算机比超级计算机更能处理特定的问题。发展量子计算技术的主要挑战是通过发展高精度、高效率的量子态制备和相互作用控制技术来实现大规模量子比特的相干操纵。根据各物理系统的固有优势及其在实现多粒子相干操控和纠缠方面的发展现状和潜力，目前国际学术界普遍领先于基于光子、超冷原子和超导电路系统的量子计算技术的发展。由于量子计算的巨大潜在价值，欧美国家正在积极整合各个领域的研究力量和资源，开展协同研究。同时，谷歌、微软、IBM等大型高科技公司也在大力参与量子计算研究。

记者在发布会上了解到，多粒子纠缠的操控作为量子计算的技术制高点，一直是国际竞争的焦点。在光子系统方面，潘建伟团队一直保持着多光子纠缠领域的国际领先水平，并在2016年底创下了十光子纠缠的新纪录。在此基础上，团队使用了世界上综合性能最好的自主研发的量子点单光子源，通过电控可编程光量子电路搭建了用于多光子“玻色采样”任务的光量子计算原型。实验测试表明，样机的“玻色采样”速度比此前所有国际同类实验至少快24000倍，比人类历史上第一台电子管计算机和第一台晶体管计算机快10-100倍。5月2日，研究结果以一篇长文的形式发表在《自然光子学》的网上。这是历史上第一个超越早期经典计算机的基于单光子的量子模拟器，为量子计算超越经典计算能力的最终实现奠定了坚实的基础，被国际学术界称为“量子霸权”。朝着这个目标，潘建伟的研究团队将计划在今年年底前实现大约20个光学量子位的操纵。

在超导系统的研究中，记者获悉，2015年，谷歌、NASA 空和加州大学圣巴巴拉分校宣布实现9个超导量子位的高精度操控。这一记录是中国科学家在2017年首次打破的。朱晓波、王浩华与陆朝扬、潘建伟合作，自主研发了10位超导量子电路样品。通过高精度脉冲控制和全局纠缠运算，成功实现了世界上数量最大的超导量子比特的多体纯纠缠，10比特量子态已经完全由层析测量表征。进一步，研究团队演示了利用超导量子电路求解线性方程组的量子算法，并证明了通过量子计算的并行性来加速求解线性方程组的可行性。该研究团队正在设计、准备和测试20个超导量子位，并计划在今年年底前发布量子云计算平台。

据悉，上述系列成果已在国际权威学术期刊《自然光子学》和《物理评论快报》上发表。该系列研究由中国科学技术大学、浙江大学、中国科学院物理研究所等完成。，并得到了中国科学院阿里巴巴量子计算实验室、国家自然科学基金、科技部、教育部等2011年项目的资助。