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  • 15张图告诉你首台光量子计算机有多牛

    来源:www.shuoshisheng.net 发布时间:2020-02-03

    作者:王新欣、杨扬来源:澎湃新闻发布时间:2017/5/4 9:51:48

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    15 Chart tell You the First Optical Quantum Computer Is

    5月3日,中国科技大学教授、中国科学院院士潘建伟在上海宣布,中国科研团队成功构建了一台光学量子计算机,首次展示了超越早期经典计算机的量子计算能力。

    根据潘建伟的说法,这个实验中最重要的是实现两个突破。首先,它是世界上第一台超越早期经典计算机的光学量子计算机,由中国科研团队完成。其次,它也是世界上纠缠数最多的超导量子位处理器。

    这两个突破背后的意义是什么?量子计算机与传统计算机有什么不同?在量子计算领域,中国与其他国家相比怎么样?在当天的新闻发布会上,潘建伟教授用15 PPT进行了解释。澎湃新闻(授权转发。

    在我们理解量子计算机之前,我们首先需要知道什么是量子纠缠和量子叠加原理。根据经典计算机的设计原理,科学家使用二进制数0和1来表示传统芯片晶体管中的信息。然而,在量子力学的世界里,根据量子的物理性质,它可以呈现叠加态,同时可以代表0和1。处于叠加态的量子比特可以通过一种称为量子纠缠的现象相互连接。简而言之,一个量子比特的行为可以瞬间影响另一个量子比特。

    根据量子比特的特殊性,着名物理学家理查德费曼首先提出了量子计算机。根据他当时的假设,如果用由剂量子系统组成的计算机模拟量子现象,操作时间可以大大缩短。量子计算机的概念从此诞生。

    Feynman对量子计算机概念的阐述有一个经典的应用场景描述:你需要在5分钟内在国会图书馆的一本书的一页上找到大写字母“x”,这几乎是不可能的,因为那里有5000万本书。但是如果你在5000万个平行现实中,每个现实可以看不同的书,那么你肯定可以在其中一本书里找到这个“x”。在这种假设下,普通计算机就像以前情况下的疯子。你需要在5分钟内搜索尽可能多的书。然而,量子计算机可以复制5000万人,每个人只需搜索一本书。

    正是因为量子计算机具有如此“神奇”的效果,除了中国在这一领域的研究投入,美国和欧洲的政府部门、大型技术公司和领先实验室都对量子计算表现出极大的兴趣。

    谷歌、小发猫和微软都发布了自己的量子计算机研究程序。毫无疑问,谷歌仍然是量子计算领域的领导者。此前,谷歌宣布今年将推出一台49量子位的量子计算机。

    潘建伟团队的这项实验使中国超导系统量子计算机研究达到了世界一流水平。首先,这种光量子计算机原型的取样速度至少比国际同行的类似实验快一倍。与经典算法相比,这也比人类历史上第一台电子管计算机和第一台晶体管计算机快10到100倍。

    此外,研究小组独立开发了一个10位超导量子电路样本。通过发展全球纠缠操作,已经成功实现了世界上最大数量超导量子比特的纠缠和完全测量。此外,研究团队演示了利用超导量子电路求解线性方程的量子算法,证明了通过量子计算的并行性加速线性方程求解的可行性。

    10位超导电路也使该团队打破了此前由谷歌、美国宇航局和加州大学圣巴巴拉分校创造的9个超导量子位的操纵记录。

    2016,潘建伟团队首次成功实现了“十光子纠缠”。多粒子纠缠操作作为量子信息处理的核心指标,近年来一直是国际学术竞争的焦点。操纵纠缠光子越多,量子信息处理能力将呈指数级增长,但同时实验实现的难度也将急剧增加。

    经过努力,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,将比特数扩大到10位,并制备出保真度大于66%的10位纠缠GHZ态。据介绍,这是目前发表的结果中超导量子比特系统中纠缠的最大数量。

    从最初的3位,到今天的5位,到6位,到10位,潘建伟说,这次测试的成功标志着中国在超导量子位集成系统的设计、制备、控制和测量方面奠定了坚实的基础。根据计划,潘建伟的研究团队将在今年年底前实现约20个光学量子位的操控,以及20个超导量子位样品的设计、制备和测试。量子计算机的速度将呈指数级增长。

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