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中國科大首次實現容忍光子損失的玻色采樣實驗

發布時間:2018-06-12來源于:中國科學技術大學

中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陆朝阳等与中科院上海微系统与信息技术研究所尤立星研究员小组合作,实验研究了一种量子计算模型“玻色采样”对光子损失的鲁棒性,证明容忍一定数目光子损失的玻色采样可以带来采样率的有效提升。该研究成果为通过玻色采样实现量子霸权开辟了一条高效的途径,于6月6日以“编辑推荐文章”(Editors’ Suggestion)的形式在线发表于《物理评论快报》。美国物理学会Physics网站邀请澳大利亚量子计算和量子通信技术国家研究中心Austin Lund博士以“光子损耗不会使得量子采样脱轨”为题,在“观点”(Viewpoint)专栏对这一研究成果作了评述。


在量子計算領域,能演示量子機器在特定問題上優于經典計算機的實驗被國際學術界稱爲“量子霸權”。2010年,麻省理工學院Aaronson等在理論上提出玻色采樣,並嚴格證明此模型是實現量子霸權的有效途徑之一。但是玻色采樣的一個實驗挑戰是光子的損耗。潘建偉研究團隊首次在實驗上探索了可容忍光子損耗的玻色采樣。該團隊發展了國際上最高效率和品質的量子點單光子源,並自主研發了集成127個分束器的具有最高透過率的光量子線路。結合上海微系統與信息技術研究所尤立星團隊研制的高性能超導納米線單光子探測器(SNSPD),實驗證明,在損耗一定光子數的情況下,玻色采樣仍然保持其原來的計算複雜度(#P-complete)。與此同時,這種新型的玻色采樣可以指數級地提升采樣速率。該研究成果表明我國繼續在光學量子計算方面保持國際領先水平,並向超越經典計算能力的量子霸權研究目標又邁進了一步。


該研究工作得到了自然科學基金委、科技部、中科院、教育部等單位的支持。

論文鏈接:

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.230502

Physics Viewpoint:https://physics.aps.org/articles/v11/57

(中国科学院-阿里巴巴量子计算实验室、中科院量子信息与量子科技创新研究院、合肥微尺度物质科学国家研究中心、科研部、上海研究院 )