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我國(guó)科研人員使用“九章”光量子計(jì)算原型機(jī)完成兩類圖論問(wèn)題的求解
最后更新: 2023-06-08 10:29:11中國(guó)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(yáng)、劉乃樂(lè)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(duì)“稠密子圖”和“Max-Haf”兩類圖論問(wèn)題的求解,實(shí)驗(yàn)中使用了超過(guò)20萬(wàn)個(gè)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(jí)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(guò)實(shí)驗(yàn)和理論研究了“九章”處理這兩類圖論問(wèn)題為搜索算法帶來(lái)的加速,及該加速對(duì)于問(wèn)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(kāi)展的面向具有應(yīng)用價(jià)值問(wèn)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(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上,并被Physics網(wǎng)站專題報(bào)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(kāi)展的面向具有應(yīng)用價(jià)值問(wèn)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(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上,并被Physics網(wǎng)站專題報(bào)道。
圖片1:“九章”量子計(jì)算原型機(jī)與圖論問(wèn)題對(duì)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(guó)際學(xué)術(shù)界對(duì)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”?!傲孔佑?jì)算優(yōu)越性”是指,通過(guò)高精度地操縱近百個(gè)物理比特,高效求解超級(jí)計(jì)算機(jī)無(wú)法在合理時(shí)間內(nèi)解決的特定的高復(fù)雜度數(shù)學(xué)問(wèn)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(guó)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(guó)科大潘建偉團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建了76個(gè)光子100個(gè)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(hào)”和“九章二號(hào)”,使得我國(guó)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(guó)家。
目前,僅有谷歌、中國(guó)科大、以及加拿大Xanadu三個(gè)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(lái)量子加速。因此,國(guó)際學(xué)術(shù)界下一階段的一個(gè)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(jià)值的問(wèn)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。
- 責(zé)任編輯: 連政 
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