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十超导量子比特的纠缠态

5月3日,中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陆朝阳、朱晓波等人的研究团队正式发布了有关量子计算机的研究成果,宣布成功构建世界首台10比特光量子计算机,并演示了超越早期经典计算机的量子计算能力。据悉,该光量子计算机是由中科大、中国科学院、阿里巴巴量子计算实验室、浙江大学、中科院物理所等协同完成参与研发的,是货真价实的中国造。

潘建伟教授在现场宣布,在光学体系,研究团队在去年首次实现十光子纠缠操纵的基础上,利用高品质量子点单光子源构建了世界首台超越早期经典计算机的单光子量子计算机;在超导体系,研究团队打破了之前由谷歌、NASA和UCSB公开报道的九个超导量子比特的操纵,实现了目前世界上最大数目(十个)超导量子比特的纠缠,并在超导量子处理器上实现了快速求解线性方程组的量子算法。

量子计算利用量子相干叠加原理,在原理上具有超快的并行计算和模拟能力,计算能力随可操纵的粒子数呈指数增长,可为经典计算机无法解决的大规模计算难题提供有效解决方案。

比如,有一个特别大的数字,人们想知道它是由哪两个数字相乘得到的。这类“大数分解”问题,如果利用万亿次经典计算机分解一个300位的大数,需要150000年;而利用万亿次量子计算机,则只需一秒钟。

同样,求解一个亿亿亿变量的方程组,利用目前最快的超级计算机需要100年,而利用万亿次量子计算机,则只需要0.01秒。

“一台操纵50个微观粒子的量子计算机,对特定问题的处理能力就可以超过超级计算机。因此,量子计算机在密码分析、气象预报、药物设计、金融分析、石油勘探等需要解决大规模计算难题的领域有巨大优势。”潘建伟说。

潘建伟指出:“量子计算基础研究领域有几个大家共同努力的指标性节点:第一,展示超越首台电子计算机的计算能力;第二,展示超越商用CPU的计算能力;第三,展示超越超级计算机的计算能力。我们实现的只是其中的第一步,一小步,但是是重要的一步。”