https://science.sciencemag.org/content/early/2020/12/02/science.abe8770
中科大潘建伟团队研发的量子计算原型机“九章”,实现了具有实用前景的高斯玻色取
样任务的快速求解。解决特定问题时,九章比目前世界最快的超级电脑富岳快一百兆倍
,也比Google去年发表的53个超导位元量子计算原型机Sycamore快一百亿倍。
潘建伟团队透过研制具备高效率、高全同性、极高亮度和大规模扩展能力的量子光源,
成功做出76个光子100个模式的高斯玻色取样量子计算原型机,其输出量子态空间规模达
10的30次方。玻色采样是将非古典光输入线性光学网络后,用单光子探测器来探测输出
光子的数量、路径和纠缠态,其结果是高度随机的。潘团队的论文声称:改进古典算法后
,一般超级电脑只需要数天就能像Sycamore一样进行一百万次随机线路采样。所以如果
样本数量足够大(比如10的10次方),Sycamore将失去量子优势。而九章在玻色采样上就
没有这种依赖样本大小的缺点,因为古典算法针对玻色采样存在固定限制。此外光子玻
色采样可以在室温下进行,不易受到干扰。
潘团队此次采用高斯玻色采样,它在一些图形问题和量子化学领域有潜在应用。高斯玻
色采样使用所有处于压缩态的光子,且允许使用更高的抽运功率,使其在事件发生率上
具有指数优势。
论文表示他们完成了五大挑战:
1.实现具备足够高的压缩参数、光子全同性和采集效率的单模压缩态
2.实现完全连通性、矩阵随机性、近似完美波包重叠和相位稳定及近统一传输速率的大
型干涉仪
3.实现对单模压缩态中的所有光子数状态相位控制
4.实现高效探测器采集输出分布
5.验证从巨大输出态空间获得的稀少样本,并跟超级电脑比较