近日，中國科學技術大學潘建偉教授及其同事陸朝陽、朱曉波等，聯合浙江大學王浩華教授研究組，成功構建了世界首臺超越早期經典計算機的光量子計算機。中國科學院量子信息和量子科技創新研究院3日在上海舉行新聞發布會，介紹了這一研究進展。

　　“量子計算機在求解某類特定問題上具有巨大的優勢。”中科院院士、中國科學技術大學教授潘建偉介紹，量子計算利用量子相干疊加原理，在原理上具有超快的并行計算和模擬能力，計算能力隨可操縱的粒子數呈指數增長，可為經典計算機無法解決的大規模計算難題提供有效解決方案。

　　“比方說，一臺操縱50個微觀粒子的量子計算機，對特定問題的處理能力可超過超級計算機。”潘建偉介紹，發展量子計算技術的主要挑戰通過發展高精度、高效率的量子態制備與相互作用控制技術，實現規模化量子比特的相干操縱。

　　由于量子計算的巨大潛在價值，歐美各國都在積極整合各方面研究力量和資源，開展協同攻關，同時，大型高科技公司如谷歌、微軟、IBM等也強勢介入量子計算研究。潘建偉介紹，目前，國際學術界在基于光子、超冷原子和超導線路體系的量子計算技術發展上總體進展較快。

　　在各個路線的較量中，“多粒子糾纏的操縱”作為量子計算的核心資源，一直是國際角逐的焦點。在光子體系，潘建偉團隊在多光子糾纏領域始終保持著國際領先水平，并于2016年底把紀錄刷新至十光子糾纏。

　　在此基礎上，團隊利用自主發展的綜合性能國際最優的量子點單光子源，通過電控可編程的光量子線路，構建了針對多光子“玻色取樣”任務的光量子計算原型機。實驗測試表明，該原型機的“玻色取樣”速度不僅比國際同行類似的之前所有實驗加快至少24000倍，同時，通過和經典算法比較，也比人類歷史上第一臺電子管計算機（ENIAC）和第一臺晶體管計算機（TRADIC）運行速度快10-100倍。5月2日，該研究成果以長文的形式在線發表于《自然光子學》。

　　“這是歷史上第一臺超越早期經典計算機的基于單光子的量子模擬機，為最終實現超越經典計算能力的量子計算這一國際學術界稱之為‘量子稱霸’的目標奠定了堅實的基礎。”潘建偉說。

　　量子計算機的研發有著不同的技術路線，記者在發布會上還了解到，團隊不僅是在光量子體系的研究中領先，同時還在超導體系的研究中也幾乎同時取得了突破性進展。研究團隊打破了之前由谷歌、NASA和UCSB公開報道的九個超導量子比特的操縱，實現了目前世界上最大數目（十個）超導量子比特的糾纏，并在超導量子處理器上實現了快速求解線性方程組的量子算法。成果即將發表于《物理評論快報》。

　　“當量子比特的操縱數量達到5個比特就能超越早期經典計算機，25個左右的時候，就能和現在的普通計算機計算能力相當。”潘建偉透露，目前研究團隊正在致力于20個超導量子比特量子計算機的設計、制備和測試，并計劃于今年年底前發布量子云計算平臺，供科學家“體驗”量子計算。

　　潘建偉預計，今年年底前將實現20比特的量子糾纏，到2020年左右，能夠達到50個左右的糾纏，誕生實現“量子稱霸”的超導計算機。“這是一個比較可靠的計劃。”潘建偉說。（趙竹青）