這是第一臺超越早期經(jīng)典計算機ENIAC的基于單光子的量子模擬機，為最終實(shí)現超越經(jīng)典計算能力的量子計算奠定了基礎。

——論文通訊作者之一、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授陸朝陽(yáng)

量子計算基礎研究領(lǐng)域有幾個(gè)大家共同努力的指標性節點(diǎn)：第一，展示超越首臺電子計算機的計算能力；第二，展示超越商用CPU的計算能力；第三，展示超越超級計算機的計算能力。我們實(shí)現的只是其中的第一步，一小步，但是是重要的一步。

——論文通訊作者之一、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉

近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉與陸朝陽(yáng)課題組在基于光子的量子計算機研究方面取得了突破性進(jìn)展，制造出中國第一臺5光子玻色采樣計算機。 

這是第一臺超越早期經(jīng)典計算機ENIAC的基于單光子的量子模擬機，為最終實(shí)現超越經(jīng)典計算能力的量子計算奠定了基礎，論文的通訊作者之一、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授陸朝陽(yáng)介紹說(shuō)。

這一成果發(fā)表在5月1日上線(xiàn)的《自然光子學(xué)》（Nature Photonics）。

近年來(lái)，隨著(zhù)量子操縱技術(shù)的飛速發(fā)展，量子計算備受矚目。由于量子比特是 0 和 1 的疊加態(tài)，其計算能力相比于經(jīng)典計算機將會(huì )指數加速，這一特點(diǎn)使量子計算有望為經(jīng)典計算機無(wú)法解決的大規模計算難題提供有效解決方案。然而，量子比特極易受到退相干和量子噪聲的影響，量子相干性受到破壞，失去量子計算的優(yōu)勢。這極大地阻礙了建造量子計算機的進(jìn)程。

所幸的是，科學(xué)家提出了更加可行的量子計算方案，雖然不能實(shí)現通用的量子計算，但在某些特定的計算問(wèn)題上，計算能力依然指數倍于經(jīng)典計算機。 

玻色采樣由美國的理論計算機科學(xué)家Scott Aaronson和Aleksandr Arkhipov在2011年提出。該方案極大地降低了量子計算的需求，只需要單光子源，線(xiàn)性幺正系統（對應于一個(gè)復幺正矩陣）和探測器，便可實(shí)現。潘建偉、陸朝陽(yáng)課題組首次利用量子點(diǎn)單光子源、自行設計加工的高效率干涉儀，構建了針對多光子“玻色取樣”任務(wù)的光量子計算原型機，首次在國際上實(shí)現5光子玻色采樣。該量子計算機的采樣率比人類(lèi)第一臺電子計算機ENIAC和晶體管計算機TRADIC高10-100倍?！澳銈儤嫿说谝淮?‘ENIAC’量子機器?！币晃粚徃迦嗽u論說(shuō)。

“量子計算基礎研究領(lǐng)域有幾個(gè)大家共同努力的指標性節點(diǎn)：第一，展示超越首臺電子計算機的計算能力；第二，展示超越商用CPU的計算能力；第三，展示超越超級計算機的計算能力。我們實(shí)現的只是其中的第一步，一小步，但是是重要的一步?！闭撐牡牧硗庖晃煌ㄓ嵶髡?、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉說(shuō)。

據了解，潘建偉研究團隊將計劃在今年年底實(shí)現大約20個(gè)光量子比特的操縱，為實(shí)現第二步的目標做準備。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授陳宇翱（未參與這一研究）評論說(shuō)，第三步在某些特定的數學(xué)問(wèn)題上，超越所有的計算機的計算能力，實(shí)現“量子霸權”，需要操縱45-50個(gè)量子比特，這一目標預計在未來(lái)兩到三年內實(shí)現。

鑒于量子計算領(lǐng)域競爭激烈，尤其是在最后一步，鹿死誰(shuí)手尚未可知，陳宇翱說(shuō)他希望第一臺真正實(shí)現“量子霸權”的量子計算機在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)誕生，但國外的工作也在進(jìn)行之中，《知識分子》將持續關(guān)注這一領(lǐng)域的進(jìn)展。

另外，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陸朝陽(yáng)與朱曉波等，聯(lián)合浙江大學(xué)王浩華教授研究組在超導體系首次實(shí)現十個(gè)超導量子比特的糾纏，并在此基礎上實(shí)現了快速求解線(xiàn)性方程組的量子算法。其結果在論文預印網(wǎng)站arxiv.org發(fā)表，后者已被《物理評論快報》（Physical Review Letters）接收。

參考文獻：

1、實(shí)現超越早期經(jīng)典計算機的多光子波色取樣論文http://www.nature.com/nphoton/journal/vaop/ncurrent/full/nphoton.2017.63.html 

2、首次實(shí)現10個(gè)超導量子比特的糾纏：https：//arxiv.org/abs/1703.10302

3、利用超導量子線(xiàn)路演示了求解線(xiàn)性方程組的量子算法：https：//arxiv.org/abs/1703.06613，已被Phys。 Rev。 Lett。 接收

摘自 新浪綜合