近日，英國布里斯托大學(xué)量子研究團隊聲稱，已經(jīng)大大縮短模擬光量子計算機的時間，比以往方法加速約10億倍。相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)進展》(Science Advances)。
圖片來自《科學(xué)進展》
量子計算機有望在一些問題上實現(xiàn)指數(shù)級加速，從藥物發(fā)現(xiàn)到電池新材料等領(lǐng)域都具有潛在的應(yīng)用。而目前“量子霸權(quán)”備受關(guān)注，即量子計算機執(zhí)行任務(wù)的能力甚至超越世界上最強大的超級計算機。
2020年12月，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)團隊研制的“九章”光學(xué)量子計算機原型，在求解“高斯玻色采樣”(GBS)問題時，實現(xiàn)了“量子優(yōu)越性”。這項在200秒內(nèi)完成的實驗，如果用世界上最強大的超級計算機來模擬，需要6億年才能完成。
高斯玻色采樣(GBS)是一種在高度糾纏的高斯態(tài)下測量光子的先進方法。
此次，布里斯托大學(xué)量子工程技術(shù)(QET)實驗室團隊，與倫敦帝國理工學(xué)院和惠普企業(yè)研究人員合作，提出了更快的經(jīng)典GBS模擬方法，將模擬時間縮短到只有幾個月，加速因子約為10億。團隊在約10萬核的超級計算機上進行測試，以模擬多達100種模式和多達92個光子的GBS實驗，并引入一種有效的經(jīng)典抽樣分布，并通過了多種GBS驗證方法。
算法和閾值檢測器采樣方法示意圖，圖片來自論文
與此同時，其他聲稱具有“量子霸權(quán)”的實驗團隊，如谷歌的量子計算團隊，也正在改進這類實驗經(jīng)典算法的模擬。
牛津量子電路高級量子工程師兼論文共同第一作者Bryn Bell說：“隨著研究人員開展更大規(guī)模的實驗，他們更渴求相對于經(jīng)典模擬的‘量子優(yōu)越性’。我們的結(jié)果將為確定未來GBS實驗的計算能力，提供一個重要的比較點。”
QET實驗室博士生兼共同第一作者Jake Bulmer認為，這些“量子優(yōu)越性”實驗代表了物理學(xué)和工程學(xué)的巨大成就。該實驗室聯(lián)合主任Anthony Laing表示，隨著人類開發(fā)更復(fù)雜的量子計算技術(shù)，這類工作將幫助人們理解未來必須克服的障礙，特別是在解決清潔能源和醫(yī)療保健問題上，“此次研究與惠普企業(yè)研究人員合作就是一個很好的例子。”
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