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中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)網(wǎng)站6月7日消息，該校潘建偉、陸朝陽、劉乃樂等組成的研究團(tuán)隊(duì)基于“九章”光量子計(jì)算原型機(jī)完成了對“稠密子圖”和“Max-Haf”兩類圖論問題的求解，實(shí)驗(yàn)中使用了超過20萬個80光子符合計(jì)數(shù)樣本，實(shí)驗(yàn)速率相比全球最快超級計(jì)算機(jī)使用當(dāng)前最優(yōu)經(jīng)典算法快約1.8億倍。

據(jù)悉，研究團(tuán)隊(duì)通過實(shí)驗(yàn)和理論研究了“九章”處理這兩類圖論問題為搜索算法帶來的加速，及該加速對于問題規(guī)模和實(shí)驗(yàn)噪聲的依賴關(guān)系。該研究成果系首次在具有量子計(jì)算優(yōu)越性的光量子計(jì)算原型機(jī)上開展的面向具有應(yīng)用價值問題的實(shí)驗(yàn)研究。相關(guān)論文近日以“編輯推薦”的形式發(fā)表在國際知名學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》上，并被Physics網(wǎng)站專題報道。

該研究成果系首次在具有量子計(jì)算優(yōu)越性的光量子計(jì)算原型機(jī)上開展的面向具有應(yīng)用價值問題的實(shí)驗(yàn)研究。相關(guān)論文近日以“編輯推薦”的形式發(fā)表在國際知名學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》上，并被Physics網(wǎng)站專題報道。

圖片1：“九章”量子計(jì)算原型機(jī)與圖論問題對應(yīng)關(guān)系原理示意圖

量子計(jì)算機(jī)的物理實(shí)現(xiàn)是當(dāng)前科技前沿的重大挑戰(zhàn)之一。國際學(xué)術(shù)界對量子計(jì)算的實(shí)驗(yàn)發(fā)展制定了三步走的路線圖，其中第一步是實(shí)現(xiàn)“量子計(jì)算優(yōu)越性”。“量子計(jì)算優(yōu)越性”是指，通過高精度地操縱近百個物理比特，高效求解超級計(jì)算機(jī)無法在合理時間內(nèi)解決的特定的高復(fù)雜度數(shù)學(xué)問題。這一步的意義在于首次從實(shí)驗(yàn)上確鑿地證明量子計(jì)算加速，并挑戰(zhàn)“擴(kuò)展的丘奇—圖靈論題”。

2019年底，美國谷歌公司利用超導(dǎo)量子比特宣布實(shí)現(xiàn)“量子計(jì)算優(yōu)越性”，但隨之經(jīng)典模擬算法取得快速發(fā)展，谷歌的這一宣稱受到挑戰(zhàn)。2020年，中國科大潘建偉團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建了76個光子100個模式的高斯玻色取樣量子計(jì)算原型機(jī)“九章”，首次達(dá)到基于光子的“量子計(jì)算優(yōu)越性”里程碑。2021年，潘建偉團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步成功研制了 “祖沖之二號”和“九章二號”，使得我國成為唯一在兩種技術(shù)路線都達(dá)到了“量子計(jì)算優(yōu)越性”的國家。

目前，僅有谷歌、中國科大、以及加拿大Xanadu三個團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了“量子計(jì)算優(yōu)越性”的目標(biāo)。而只有在實(shí)現(xiàn)“量子計(jì)算優(yōu)越性”的基礎(chǔ)上，量子計(jì)算應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)研究才有望帶來量子加速。因此，國際學(xué)術(shù)界下一階段的一個重要科研目標(biāo)是探索利用量子計(jì)算原型機(jī)演示具有實(shí)用價值的問題的求解。

該論文第一作者是博士研究生鄧宇皓、龔思秋、顧義超。上述項(xiàng)目受到了安徽省、科技部、中科院、上海市和基金委的支持。