中国科学家在量子计算机领域获得里程碑式突破，走近“量子计算霸权”时代

发布日期：2019-12-09

    近日，中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陆朝阳教授等在量子计算机研究方面取得了里程碑式的突破，相关研究结果被国际权威学术期刊《自然光子学》接收。在光学体系，我国科学家团队实现利用高品质量子点单光子源构建了量子计算原型机，并且演示了其超越经典电子计算机（ENIAC）与晶体管计算机（TRADIC）的计算能力，向真正的“量子计算霸权”时代迈出了重要的一步。

图1 玻色子抽样量子计算实验示意图。实验主要由单光子器件，多路解编器，低损耗光子电路（9模干涉仪），探测器等部分组成

     “我们发现了两个关键的方法来达到高效的玻色子抽样：超低损耗的多光子干涉计与高效率，高纯度，不可分辨的多路解编的量子点单光子源。我们实施了3个，4个和5个玻色子抽样，计算速度比所有之前实验展示的高出了少2,4000倍，大约比于人类历史上台电子计算机（ENIAC）与晶体管计算机（TRADIC）快10-100倍。这是单光子的量子机器超越早期经典计算机。我们的工作是光学量子计算技术领域的一个崭新的开始，不仅仅是原理证明，此次搭建的量子机器实质性地超越了两代计算机原型机。”

                                                                 --中国科学技术大学上海研究院教授 陆朝阳 教授 

图2 高效率与不可分辨的单光子源：(a)单光子器件计速率达9MHz，(b)单光子不可分辨率达到0.939。低损耗的多光子干涉计：多路解编器输入与9模干涉仪输出后的模式振幅(c)与相位(d)结果。

图3 3-，4-和5-玻色子抽样计算实验结果，工作频率分别为4.96kHz, 151Hz, 4Hz。实验证实量子光学计算机工作速度超过台电子计算机ENIAC与晶体管计算机TRADIC。

    在此之前，陆朝阳教授在2016年6月被《自然》评选为十位在科学界做出了巨大贡献的科学家之一，称为“中国科学之星”。“九层之台起于垒土”，从2016年到2017年的现在，该科研团队连续发表了一系列优秀的量子计算相关文章，本次的量子计算实验结果是建立在扎实的基础之上的。

    此次量子计算实验中的单光子器件（高效率与不可分辨的单光子源），陆老师课题组使用的是德国attocube公司生产的attoDRY低温恒温器，低温位移台与扫描台，低温物镜等设备。我们也相信两位老师定能在量子领域再次攀登科研高峰。