我首次實現容忍光子損失的玻色採樣實驗

2021-01-15 人民網

原標題:我首次實現容忍光子損失的玻色採樣實驗

  最新發現與創新

  記者從中國科學技術大學獲悉,該校潘建偉教授及其合作團隊實驗研究了一種量子計算模型玻色採樣對光子損失的魯棒性,證明容忍一定數目光子損失的玻色採樣可以帶來採樣率的有效提升。該研究成果為通過玻色採樣實現量子霸權開闢了一條高效的途徑。

  在量子計算領域,能演示量子機器在特定問題上優於經典計算機的實驗,被國際學術界稱為量子霸權。2010年,麻省理工學院Aaronson等在理論上提出玻色採樣,並嚴格證明此模型是實現量子霸權的有效途徑之一。但是玻色採樣的一個實驗挑戰是光子的損耗。

  對此,潘建偉及其同事陸朝陽等首次在實驗上探索了可容忍光子損耗的玻色採樣。研究人員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製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,玻色採樣仍然保持其原來的計算複雜度。與此同時,這種新型的玻色採樣可以指數級地提升採樣速率。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近了一步。

  據了解,該成果近日以「編輯推薦文章」的形式在線發表於國際著名的《物理評論快報》上。美國物理學會網站邀請澳大利亞量子計算和量子通信技術國家研究中心Austin Lund博士以「光子損耗不會使得量子採樣脫軌」為題,對這一研究成果作了評述。(記者吳長鋒)

(責編:熊旭、吳亞雄)

推薦閱讀

世界首臺!我國量子計算機超越早期經典計算機「這是歷史上第一臺超越早期經典計算機的基於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。【詳細】

從「氣象特警」到「隨身空調」 航天技術來到你身邊航天技術民用化已經不是新鮮事。寶寶使用的尿不溼、方便麵裡的蔬菜包等,這些產品最初都是由航天技術轉化而來,而我國現如今在航天技術轉化民用方面,更是已經覆蓋汽車、電子通信、醫療儀器等多個民用領域。【詳細】

相關焦點

  • 【中國科學報】容忍光子損失玻色採樣實驗首次實現
    中國科學技術大學教授潘建偉及其同事陸朝陽等與中國科學院上海微系統與信息技術研究所尤立星小組合作,實驗研究了一種量子計算模型「玻色採樣」對光子損失的魯棒性,證明容忍一定數目光子損失的玻色採樣可以帶來採樣率的有效提升。該研究成果為通過玻色採樣實現量子霸權開闢了一條高效的途徑,並於近日以「編輯推薦文章」的形式在線發表於《物理評論快報》。
  • 容忍光子損失的「玻色採樣」首次實現
    記者6月12日從中科大獲悉,該校潘建偉院士團隊與中科院上海微系統與信息技術研究所研究員尤立星小組合作,實驗研究了一種量子計算模型「玻色採樣」對光子損失的魯棒性,證明容忍一定數目光子損失的「玻色採樣」可以帶來採樣率的有效提升
  • 容忍光子損失玻色採樣實驗首次實現—新聞—科學網
    本報訊 中國科學技術大學教授潘建偉及其同事陸朝陽等與中國科學院上海微系統與信息技術研究所尤立星小組合作,實驗研究了一種量子計算模型
  • 我國學者新型玻色採樣實驗開闢實現量子霸權新途徑
    新華社合肥6月13日電(記者徐海濤)近期,中科院院士、中國科學技術大學教授潘建偉及同事陸朝陽等人組成的團隊,與中科院上海微系統與信息技術研究所尤立星研究員小組合作,實驗研究了一種量子計算模型玻色採樣對光子損失的魯棒性,證明容忍一定數目光子損失的玻色採樣可以帶來採樣率的有效提升。
  • 玻色取樣逼近裡程碑:量子計算未來可期
    科技日報記者 吳長鋒近期,中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽等與中外科學家合作,在國際上首次實現了20光子輸入60×60模式幹涉線路的玻色取樣量子計算,輸出了複雜度相當於48個量子比特的希爾伯特態空間,其維數高達三百七十萬億。
  • 中國科學家實現「量子霸權」,計算速度比超級計算機快100萬億倍
    「我有點驚訝,因為這項實驗非常困難」,德克薩斯大學奧斯汀分校的計算機科學教授斯科特·亞倫森(Scott Aaronson)在郵件中告訴《知識分子》。 光量子計算首次實現量子計算優越性 潘建偉將該光量子計算系統命名為 「九章」,以此紀念中國古代最早的數學專著《九章算術》。
  • 中國科學家實現「量子霸權」,速度比超級計算機快100萬億倍
    「高斯玻色採樣」 是一種複雜的採樣計算,其計算難度呈指數增長,很容易超出目前超級計算機的計算能力,適合量子計算機來探索解決。它是 「玻色採樣」 問題的一種,而玻色採樣問題是量子信息領域第一個在數學上被嚴格證明可以用來演示量子計算加速的算法。
  • 「九章」計算機助力我國首次實現「量子計算優越性」
    它花1分鐘,超算需億年(科技自立自強)核心閱讀近日,中國科學家成功構建76個光子的量子計算原型機「九章」。計算玻色採樣問題,「九章」處理5000萬個樣本只需200秒,而目前世界最快的超算需6億年。這是我國首次實現「量子計算優越性」。眼下,研製量子計算機已是世界科技前沿的最大挑戰之一。未來,「九章」在機器學習、量子化學等領域有潛在應用。
  • 中國量子計算原型機九章問世 處理高斯玻色取樣的速度比超級計算機...
    自然界中的粒子分為玻色子和費米子,而光子屬於玻色子,這樣就可以運用光子實現玻色取樣實驗。從計算複雜度的角度來看,隨著光子數的增加求解步數呈指數上漲。對於這樣一個經典計算異常困難的問題,在中小規模下就可以打敗超級計算機。因此,「玻色取樣」這個問題被量子計算領域的科學家盯上了,準備拿它小試牛刀,挑戰經典計算機。
  • 中國科學家實現量子優越性,量子計算原型機「九章」問世
    玻色採樣是一種採樣任務,2010年由當時在MIT的Scott Aaronson和 Alex Arkhipov首次提出。為了說明這是一個怎樣的問題,我們先來回顧兒時的一個遊戲——高爾頓板。自此,「玻色採樣」問題被用來挑戰量子計算優越性。自玻色採樣提出,世界上陸續有很多個小組從實驗上挑戰和驗證玻色採樣。2013年,國際上四個研究小組同時實現3光子的原理驗證性玻色採樣。從原理上說,這個實驗大致的過程是:單光子源不斷地發出單光子,經過一個多模式幹涉儀,最後在各個出口用探測器探測。
  • 最全解讀:「九章」實現「量子霸權」究竟是怎麼回事?
    深孚眾望的玻色採樣任務在用來展示量子計算優越性的特定任務中,還有一種任務被科學家寄予厚望——玻色採樣。玻色採樣是一種採樣任務,2010年由當時在MIT的Scott Aaronson和 Alex Arkhipov首次提出。
  • 經典和量子之爭:中國科學家實現「量子計算優越性」裡程碑
    深孚眾望的玻色採樣任務在用來展示量子計算優越性的特定任務中,還有一種任務被科學家寄予厚望——玻色採樣(Boson Sampling)。玻色採樣是一種採樣任務,2010年由當時在MIT的Scott Aaronson和 Alex Arkhipov首次提出。
  • 中國科學家實現「量子霸權」,比谷歌「懸鈴木」快100億倍
    量子優越性描述的是這樣一個時間點:量子計算機以指數速度超過任何經典計算機,高效地完成經典計算機不可能實現的計算任務。這不僅是這一原理的證明,還暗示高斯玻色採樣可能存在一些實際用途,例如解決量子化學和數學中的特殊問題。更廣泛地說,這種控制光子作為量子比特的能力,是任何大型量子網絡的先決條件。
  • 實現光量子計算優越性,科學家將工作獻給抗擊新冠的中國人民
    玻色採樣是一種採樣任務,2010年由當時在MIT的Scott Aaronson和 Alex Arkhipov首次提出。為了說明這是一個怎樣的問題,我們先來回顧兒時的一個遊戲——高爾頓板。自玻色採樣提出,世界上陸續有很多個小組從實驗上挑戰和驗證玻色採樣。2013年,國際上四個研究小組同時實現3光子的原理驗證性玻色採樣。從原理上說,這個實驗大致的過程是:單光子源不斷地發出單光子,經過一個多模式幹涉儀,最後在各個出口用探測器探測。
  • 潘建偉團隊實現量子優越性:特定問題比頂級超算快百萬億倍
    來源:澎湃新聞原標題:潘建偉團隊實現量子優越性:特定問題比頂級超算快百萬億倍澎湃新聞記者 虞涵棋中國科學技術大學潘建偉團隊宣布將50全同單模壓縮態輸入100模式超低損耗幹涉線路,利用100個高效單光子探測器進行高斯玻色採樣,輸出態空間維度達到了
  • 我在國際上首次實現高性能單光子源
    我在國際上首次實現高性能單光子源記者從中國科學技術大學獲悉,該校潘建偉小組與其合作者,首次實現了確定性偏振、高純度、高全同性和高效率的單光子源,為光學量子計算,特別是超越經典計算能力的量子霸權的實現奠定了堅實的科學基礎
  • 我首次實現光子軌道角動量糾纏量子存儲
    原標題:我首次實現光子軌道角動量糾纏量子存儲  ■最新發現與創新   科技日報訊 (記者吳長鋒 通訊員楊保國)我國科學家在國際上首次實現了光子軌道角動量糾纏的量子存儲,進一步證明了基於高維量子中繼器實現遠距離大信息量量子信息傳輸的可行性。該研究成果近日發表在國際物理學權威期刊《物理評論快報》上。
  • 「九章」計算機助力我國首次實現「量子計算優越性」它花1分鐘,超算需億年
    核心閱讀近日,中國科學家成功構建76個光子的量子計算原型機「九章」。計算玻色採樣問題,「九章」處理5000萬個樣本只需200秒,而目前世界最快的超算需6億年。這是我國首次實現「量子計算優越性」。近日,中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽等學者組成的研究團隊與中國科學院上海微系統所與信息技術研究所、國家並行計算機工程技術研究中心合作,構建了76個光子的量子計算原型機「九章」。計算玻色採樣問題,「九章」處理5000萬個樣本只需200秒,而目前世界最快的超級計算機需要6億年。這是我國首次實現「量子計算優越性」,這一突破也使我國成為全球第二個實現「量子優越性」的國家。