中国科学本领大学中科院量子信息与量子科技更动盘问院潘建伟、陆向阳、刘乃乐等构成的盘问团队与中科院上海微系统所、国度并行野神思工程本领盘问中心合营，发展了量子光源受激放大的表面和本质关键，构建了113个光子144口头的量子野心原型机“九章二号”，并完了了相位可编程功能，完成了对用于演示“量子野心优胜性”的高斯玻色取样任务的快速求解。字据现已崇敬发表的最优经典算法表面电击 调教，“九章二号”处理高斯玻色取样的速率比现在最快的超等野神思快1024倍。这一效果再次刷新了国外上光量子专揽的本领水平，进一步提供了量子野心加快的实考据据。关连论文于2021年10月26日以“剪辑保举”的体式发表在国外著明学术期刊《物理驳斥快报》上。有名量子物理学家、加拿大Calgary大学教授Barry Sanders同期受邀在Physics网站上誊写长篇评述著述，惊羡该使命是“令东谈主愉快的本质极品”（dramatic tour de force.....），“令东谈主印象深切的最前沿的逾越”（an impressive advance over the state-of-the-art）。
图1：九章二号全体安装图(制图：陆向阳，彭礼超)
量子野神思在旨趣上可通过特定算法在一些具有要紧社会和经济价值的问题方面，获取比经典野神思更强的算力。早在1981年，费曼就提议了量子野心的初步念念法。大领域量子野神思的物理完了是天下科技前沿的要紧挑战之一。关于研制容错的通用量子野心，因其冷酷的容错阈值和大领域的量子比特数量，离现在东谈主类的科技发展水平尚有不小的差距。
因此，完了关于量子野心的物理完了，国外学术界采纳三步走的蹊径图。其中，第一个里程碑，金发美女在学术上被称为“量子野心优胜性”，其含义是通过高精度地专揽近百个物理比特，用来高效地处分超等野神思齐无法在合理时代内处分的特定的高复杂度数知识题，从本质上可信地解释四十年前费曼所提议来地量子野心加快设念念，并挑战“扩张的丘奇—图灵论题”。
图2：九章二号144口头插手仪（部分）本质像片(照相：马潇汉，杨建瑞，李丰电击 调教，邓宇皓)
基于光子的玻色取样和基于超导比特的立地清醒取样是本质展示量子野心优胜性的两个遑急决策。潘建伟团队一直在光量子信息处理方面处于国外当先水平。2017年，该团队构建了天下首台超过早期经典野神思的光量子野心原型机。2019年，团队进一步研制了细目性偏振、高纯度、高全同性和高遵守的国外最高性能单光子源，完了了20光子输入60口头插手清醒的玻色取样，输出希尔伯特态空间维度达到1014，靠拢了“量子野心优胜性”。
2020年，潘建伟团队成效构建了76个光子100个口头的高斯玻色取样量子野心原型机“九章”，输出量子态空间领域达到了1030，处理高斯玻色取样的速率比超等野神思快一百万亿倍，同期克服了谷歌基于“悬铃木”超导处理器的立地清醒取样本质中量子优胜性依赖于样本数量的过错。“九章”本质完成后，在表面提议玻色取样算法妥协释野心复杂度的Scott Aaronson教授随后获取了由国外野神思协会颁发的ACM Prize in Computing。
2021年，团队在“九章”的基础上，进行了一系列认识和本领更动。受到激光—“受激放射光放大”认识的启发，盘问东谈主员遐想并完了了受激双模量子压缩光源，权贵提高了量子光源的产率、品性和网罗遵守。其次，通过三维集成和网罗光路的紧凑遐想，多光子量子插手清醒加多到了144维度。由此，“九章二号”探伤到的光子数加多到了113个，输出态空间维度达到了1043。进一步，通过动态调治压缩光的相位，盘问东谈主员完了了对高斯玻色取样矩阵的再行确立，演示了“九章二号”可用于求解不同参数数知识题的编程智商。字据现在已崇敬发表的最优化经典算法，“九章二号”在高斯玻色取样这个问题上的处理速率比最快的超等野神思快亿亿亿倍。
图3：论文数据图。a图暗示输出态空间的维度。b图暗示光量子野心原型机比较超算的上风倍数。
盘问东谈主员但愿这个使命梗概持续激勉更多的经典算法模拟方面的使命，也展望异日会有教授的空间。量子优胜性盘问并不是一个一蹴而就的使命，而是更快的经典算法和不停教授的量子野心硬件之间的竞争，但最终量子并行性会产生经典野神思无法企及的算力。
该论文第一作家是博士盘问生钟翰森、邓宇皓、覃俭。上述姿色受到了安徽省、上海市、科技部、中科院和基金委的复古。
著述长入：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.180502
好意思国物理学会Physics网站民众点评：https://physics.aps.org/articles/v14/147
（微标准物资科学国度盘问中心、中科院量子信息与量子科技更动盘问院、科研部）