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世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机诞生

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quantum computer曾被昵称为“20年科技”,一直是顶级国际科学家梦寐以求的科学高峰。 中国科学院4日在上海宣布,世界上第一台超越早期经典计算机的光量子计算机在中国诞生。这台光学量子计算机标志着中国基于光子的量子计算机研究的突破。

目前,国际学术界普遍领先于基于光子、超冷原子和超导电路系统的量子计算技术的发展 近日,中国科技大学潘建伟教授和他的同事卢朝阳、朱晓波,以及浙江大学王浩华教授的研究团队,在基于光子和超导系统的量子计算机研究方面取得了一系列突破。

其中,在光学系统中,研究小组在去年第一次10光子纠缠操作的基础上,建造了世界上第一台光学量子计算机,超过了早期的经典计算机。 研究小组成员、中国科技大学教授刘朝阳说,量子计算机运行10-100的速度是早期人类经典计算机的两倍。 他说:“在这个原型上运行一些算法,我们发现与国际同行相比,运行速度要快多倍,可以超过人类历史上最早的计算机。 这标志着我们可以制造出可以与经典机器竞争的量子机器。 "

此外,该研究小组首次在超导系统中实现了对当前世界上最大数量的操纵,即10个超导量子位。 研究小组成员、中国科技大学教授朱晓波表示,谷歌、美国宇航局和加州大学圣巴巴拉分校此前已经实现了9个超导量子位的高精度操控。打破这一记录对中国研究团队来说意义重大。 他说:“这表明中国有能力做一件多位的完整事情,从全面的准备设计到操作。” 当未来实现50个超导量子位时,将会实现“量子霸权”,也就是说,在某些问题上,经典计算机根本没有办法模拟它。

目前,该系列成果已在国际权威学术期刊《自然光子学》和《物理评论快报》上发表。

量子计算是基于量子力学原理的一种新的计算模式。由于其超越经典计算的强大并行计算能力,它突破了现有信息技术面临的限制。 目前,世界上最快的超级计算机是中国的“神奇力量,太湖之光”,最高性能为每秒12.5亿次。 但是在量子计算机面前,这种速度只能被视为“儿科学” 例如,中国科技大学的潘建伟教授说:“如果我们要分解大量的300位,这个数字就是300位长。如果我们使用我们现有的万亿次传统电子计算机,大约需要15万年,但是如果你能制造一台量子计算机,也就是一万亿次,只需要一秒钟就能完成计算。” ”

潘建伟说,在量子计算的基础研究领域,中国科学界在计算能力方面有三个共识指标节点。 他说:“第一步是看看它能否突破第一台传统电子计算机的能力。第二步是能够突破目前最快的笔记本电脑的中央处理器。第三步能挑战目前最快的超级计算机吗? 这一次,我们第一次验证了我们可以在光量子计算方面超越传统的第一电子管和晶体管计算机,这是一个更有意义的结果。 "

研究小组的专家表示,预计该研究小组将能够在年底前操纵20个量子位,使量子计算机达到目前的商用中央处理器水平。到2020年,操纵45个量子位的目标有望实现,挑战超级计算机的计算能力。