“九章二号” 一个拥有113个光子的量子计算原型已经研制成功

记者26日从中国科学技术大学获悉，中国科学院量子信息与量子科技创新研究所潘建伟、陆朝阳、刘乃乐等与国内团队合作，开展了量子光源受激放大的理论和实验方法研究，搭建了113个光子、144种模式的量子计算原型“九章二”，实现了相位可编程功能，用于论证“量子计算优越性”。相关论文于2021年10月26日以“编辑推荐”的形式在国际知名学术期刊《物理评论快报》上发表。

大规模量子计算机的物理实现是世界科技前沿的重大挑战之一。量子计算的物理实现是国际学术界采用的三步路线图。其中，第一个里程碑在学术上被称为“量子计算的优越性”，意思是通过高精度操纵近100个物理比特，用于高效解决超级计算机无法在合理时间内解决的特定高复杂度数学问题，挑战“扩展的丘奇-图灵命题”。

2020年，潘建伟团队用76个光子、100种模式成功搭建了高斯玻色采样的“九章”量子计算原型，高斯玻色采样的处理速度比超级计算机快100万亿倍。在“九章”的基础上，研究人员设计并实现了一种受激双模量子压缩光源，显著提高了量子光源的产量、质量和收集效率。其次，通过三维集成和紧凑的收集光路设计，多光子量子干涉电路增加到144维。结果，“九章二”探测到的光子数增加到了113个，输出态的空间维度达到了10的43次方。此外，通过动态调整压缩光的相位，研究人员重新配置了高斯玻色采样矩阵，展示了“九章二”解决不同参数数学问题的编程能力。

根据官方公布的最优经典算法理论，“九章二”处理高斯玻色样本的速度比目前最快的超级计算机快10倍。这一成果再次刷新了光学量子操控的国际技术水平。著名量子物理学家、加拿大卡尔加里大学教授巴里桑德斯(Barry Sanders)受邀在Physics网站上转录了一篇长篇评论文章，称赞该作品是“一部激动人心的实验杰作，也是令人印象深刻的前沿进展”。