世界第一台光量子计算机诞生中国

怪人怪事 2023-04-20 09:53www.bnfh.cn怪人怪事

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五一假期刚过，科技就迎来一个重磅消息世界上第一台超越早期经典计算机的光量子计算机诞生！中国科学院5月3日在上海举行新闻发布会发布了这一消息。

更令人振奋的是，这个“世界首台”是货真价实的“中国造”，属中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陆朝阳、朱晓波等，联合浙江大学王浩华教授研究组攻关突破的成果。

量子计算机是指利用量子相干叠加原理，理论上具有超快的并行计算和模拟能力的计算机。

中科院阿里巴巴量子计算实验室-plug光路-用于囚禁原子

曾有人打过一个比方如果现在传统计算机的速度是自行车，量子计算机的速度就好比飞机。使用亿亿次的“天河二号”超级计算机求解一个亿亿亿变量的方程组，所需时间为100年。而使用一台万亿次的量子计算机求解同一个方程组，仅需0.01秒。

多粒子纠缠的操纵作为量子计算的技术制高点，一直是国际角逐的焦点。在光子体系，潘建伟团队在国际上率先实现了五光子、六光子、八光子和十光子纠缠，一直保持着国际领先水平。

在超导体系，2015年，谷歌、美国航天航空局和加州大学圣芭芭拉分校宣布实现了9个超导量子比特的高精度操纵。这个记录在2017年被中国科学家团队打破。

根据今天发布会上的消息，潘建伟、朱晓波、王浩华等自主研发了10比特超导量子线路样品，通过发展全局纠缠操作，成功实现了目前世界上最大数目的超导量子比特的纠缠和完整的测量。

进一步，研究团队利用超导量子线路演示了求解线性方程组的量子算法，证明了通过量子计算的并行性加速求解线性方程组的可行性。相关成果即将发表于国际权威期刊《物理评论快报》。

在光量子计算方面，潘建伟、陆朝阳等利用自主发展的综合性能国际最优的量子点单光子源，并通过电控可编程的光量子线路，构建了针对多光子“玻色取样”任务的光量子计算原型机。

实验测试表明，该原型机的取样速度不仅比国际同行类似的实验加快至少24000倍，，通过和经典算法比较，也比人类历史上第一台电子管计算机（ENIAC）和第一台晶体管计算机（TRADIC）运行速度快10-100倍。

潘建伟说，这是历史上第一台超越早期经典计算机的基于单光子的量子模拟机，为最终实现超越经典计算能力的量子计算奠定了基础。5月2日，该研究成果以长文的形式在线发表于《自然光子学》。

人类历史上第一台电子管计算机（ENIAC）

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真空中的光速可达每秒300千米，是目前所发现的自然界物体运动最大速度。澳大利亚物理学家布克勒(Ben Buchler)正在研究能否利用光子(光粒子)作为量子计算机的基础材料，从而加速信息革命。

澳大利亚研究委员会(Australian Research Council)量子计算和通信技术中心(CQC2T)调查主任布克勒称，少数光学量子计算机模型已经建立，但目前计算完成度较低。未来，也就是说随着计算复杂程度增加，得出正确答案的几率将减小。

布克勒的目标是达到百分百的准确率。根据研究中心目前进展，未来十年，将实现悉尼-堪培拉-墨尔本跨城网络量子通讯技术。

布克勒所在的实验室位于堪培拉的澳大利亚国立大学(Australia National University)，2016年9月，其实验团队在著名杂志《自然物理学》发表重要报告，称实验取得重大突破。

科学家们将光子限制在由几十亿超冷铷原子组成的4毫米云中，使光暂时“停住”，这种现象称为“光静止”。如果能停止足够长的时间，便有望开启量子计算所需的强烈光子交互作用。布克勒表示，通过修改光子密码信息，“打乱”原子排列结构便可以应用于量子计算。

光是量子计算的最佳原材料，能够通过光学结构网实现两点之间信息速递，由于受外界环境影响，光子之间的感应较弱，这种虚拟状态中对干扰的免疫能够保证信息传递的稳定性。如何加强光子之间的交互作用是发掘光能的关键。

量子计算机是运用微小粒子实现高级计算的先进设备，大大提高运算效率，而传统的系统仅能使我们的笔记本电脑或智能手机实现单次运算。布克勒说“若按现有传统计算机发展100年来看，也无法与量子计算机比肩，这是一种全新的解决问题方式，将有助于科学家解决重大谜团。”

量子计算预计将会应用于高速数据库采集，对复杂系统进行建模、分析及优化，也包括运输网络、金融市场及生物分子学等领域。

据澳贸委介绍，澳大利亚是进行量子计算研究的优选地。，澳洲和新西兰是世界量子研究领域的“原子联盟”，20世纪80年代，两国理论物理学家为量子计算发展做出卓越贡献，引领两国量子研究领域位于世界前列。，澳洲政府为研究量子计算设立了专门机构，吸引了大批优秀专家，量子计算研究已成趋势。

布克勒称，量子计算机未来发展前景值得关注。它不仅能够帮助解决科学领域难题，也将对人们的生活产生颠覆性影响。目前，谷歌、IBM及微软等全球性大型科技公司均已对量子计算研究领域投入大量资金及技术支持。