光子處理器“點(diǎn)亮”量子計算

  ICC訊 英國《自然》雜志1日報告的一臺量子光子處理器，僅需36微秒即可完成超級計算機需耗時(shí)超過(guò)9000年才能完成的一項任務(wù)。該系統相對過(guò)去展示的光子設備有所改進(jìn)，可能代表了向創(chuàng )造量子計算機邁進(jìn)的關(guān)鍵一步。

  量子設備的一個(gè)關(guān)鍵目標是超越經(jīng)典系統，建立“量子優(yōu)越性”，但到目前為止只有少數實(shí)驗報告了這一成果。展示量子系統對經(jīng)典計算機優(yōu)越性的方法之一，是比較二者從描述光子通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳播特點(diǎn)的未知概率分布中取樣的速度，稱(chēng)為高斯玻色取樣。人們可以計算出經(jīng)典計算機執行該任務(wù)所需時(shí)間。光子數量有一個(gè)閾值，在此之上，經(jīng)典計算機無(wú)法在合理時(shí)間內完成計算。

  過(guò)去報告的實(shí)現高斯玻色取樣的實(shí)驗，最多使用113個(gè)光子，在固定鏡子和透鏡網(wǎng)絡(luò )中傳播。此次，加拿大“Xanadu”公司研究人員喬納森·拉沃伊及其同事報告的實(shí)驗，在一個(gè)可編程光子單處理器上開(kāi)展，可檢測多達219個(gè)光子（平均125個(gè)）。他們提出，這是目前報告的最大的量子優(yōu)越性光子實(shí)驗。相對于其他光子實(shí)驗的性能改進(jìn)，可歸功于簡(jiǎn)化了檢測光子實(shí)驗、引入可編程性和降低對“欺騙”（指量子結果可以被經(jīng)典算法重復）的脆弱性。

  這一實(shí)驗十分引人注目，因為相比此前的原理驗證實(shí)驗，可編程光子處理器更接近量子商用設備可能的形態(tài)。

  在同時(shí)發(fā)表的新聞與觀(guān)點(diǎn)文章中，巴西弗魯米嫩塞聯(lián)邦大學(xué)研究人員丹尼爾·布羅德寫(xiě)道，拉沃伊和同事的這項工作解決了技術(shù)難題，或許能使他們“在通向可行量子計算機的長(cháng)期競賽中領(lǐng)先”。

  總編輯圈點(diǎn)

  當在一個(gè)定義明確的任務(wù)上運行算法時(shí)，量子計算機的性能明顯要優(yōu)于當今最好的經(jīng)典計算機，不過(guò)，能在所有量子門(mén)上提供可編程的光子機器，卻無(wú)法完全展現量子計算的優(yōu)勢?，F在科學(xué)家們報告了一種光子處理器，可在所有實(shí)現的門(mén)上提供動(dòng)態(tài)可編程性。從“超過(guò)9000年”一躍而為“36微秒”，這種運行時(shí)間優(yōu)勢，已經(jīng)是早期光子機器所報告極限值的5000萬(wàn)倍以上！這無(wú)疑是通往實(shí)用量子計算機道路上的一個(gè)關(guān)鍵里程碑，也驗證了光子學(xué)的確可作為實(shí)現這一目標的關(guān)鍵技術(shù)。