中國量子計算機創世界紀錄：超谷歌實現十個超導量子比特操縱

　　5月3日，中國科學技術大學教授、中國科學院院士潘建偉在上海宣布，中國科研團隊成功構建光量子計算機，首次演示了超越早期經典計算機的量子計算能力。值得一提的是，這次演示的光量子計算機是“世界首臺”，更是貨真價實的“中國造”，由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共同攻關。

　　在此之前，潘建偉和同事一直保持著多光子糾纏態的世界紀錄，他們分別于2004年、2007年、2012年在國際上首次實現對五光子、六光子、八光子糾纏的操縱，並係統性地應用于量子通信、量子計算等多個研究方向。此外，10個比特超導線路，也讓該團隊在超導體係打破了之前由谷歌、美國航天航空局和加州大學聖芭芭拉分校公開報道的9個超導量子比特的操縱。

　　量子計算機是指利用量子相幹疊加原理，理論上具有超快的並行計算和模擬能力的計算機。曾有人打過一個比方：如果現在傳統計算機的速度是自行車，量子計算機的速度就好比飛機。使用億億次的“天河二號”超級計算機求解一個億億億變量的方程組，所需時間為100年。而使用一臺萬億次的量子計算機求解同一個方程組，僅需0.01秒。

　　潘建偉團隊實驗測試表明，此次構建的光量子計算機原型機的取樣速度比國際同行類似的實驗加快至少24000倍，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和第一臺晶體管計算機運行速度快10倍至100倍。

　　潘建偉說，這臺光量子計算機標志著我國在基于光子的量子計算機研究方面取得突破性進展，為最終實現超越經典計算能力的量子計算奠定了堅實基礎。

　　據潘建偉介紹，研究團隊自主研發了10比特超導量子線路樣品，通過發展全局糾纏操作，成功實現了目前世界上最大數目的超導量子比特的糾纏和完整的測量。更進一步的是，研究團隊利用超導量子線路演示了求解線性方程組的量子算法，證明了通過量子計算的並行性加速求解線性方程組的可行性。

　　2016年，潘建偉團隊首次成功實現“十光子糾纏”。多粒子糾纏操縱作為量子信息處理基本能力的核心指標，近年來一直是國際學界角逐的焦點。操縱的糾纏光子數目越多，量子信息處理能力就會指數級增長，但同時實驗實現的難度也急劇增加。

　　這讓量子計算機的競爭異常激烈。谷歌、IBM和微軟等公司都已發布自己的量子計算機研究計劃。谷歌進入量子計算的路徑是：極小的超導電路。原理是用一股無電阻電流沿電流回路來回振蕩，注入的微波信號使電流興奮，從而讓它進入疊加態。此前，谷歌研究員曾表示，計劃今年增加至 49 量子比特。IBM也在今年宣布推出首個量子計算雲服務，這個平臺由5個量子位構成。

　　在潘建偉看來，谷歌、IBM等公司擁有人才優勢。尤其是谷歌，目前仍可以算是的量子計算機里的領頭羊。但這次，研究團隊通過高精度脈衝控制和全局糾纏操作實現10比特量子態的成果，使中國在超導體係量子計算機研究領域也進入世界一流水平行列。

　　根據計劃，潘建偉的研究團隊將在今年年底實現大約20個光量子比特的操縱，20個超導量子比特樣品的設計、制備和測試，量子計算機的速度將會成指數增長。