我首次實現(xiàn)容忍光子損失的玻色采樣實驗
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記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)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采樣對光子損失的魯棒性，證明容忍一定數(shù)目光子損失的玻色采樣可以帶來采樣率的有效提升。該研究成果為通過玻色采樣實現(xiàn)量子霸權(quán)開辟了一條高效的途徑。
在量子計算領(lǐng)域，能演示量子機器在特定問題上優(yōu)于經(jīng)典計算機的實驗，被國際學(xué)術(shù)界稱為量子霸權(quán)。2010年，麻省理工學(xué)院Aaronson等在理論上提出玻色采樣，并嚴(yán)格證明此模型是實現(xiàn)量子霸權(quán)的有效途徑之一。但是玻色采樣的一個實驗挑戰(zhàn)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采樣。研究人員發(fā)展了國際上最高效率和品質(zhì)的量子點單光子源，并自主研發(fā)了集成127個分束器的具有最高透過率的光量子線路。結(jié)合上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所尤立星團隊研制的高性能超導(dǎo)納米線單光子探測器(SNSPD)，實驗證明，在損耗一定光子數(shù)的情況下，玻色采樣仍然保持其原來的計算復(fù)雜度。與此同時，這種新型的玻色采樣可以指數(shù)級地提升采樣速率。該研究成果表明我國繼續(xù)在光學(xué)量子計算方面保持國際領(lǐng)先水平，并向超越經(jīng)典計算能力的量子霸權(quán)研究目標(biāo)又近了一步。
據(jù)了解，該成果近日以“編輯推薦文章”的形式在線發(fā)表于國際著名的《物理評論快報》上。美國物理學(xué)會網(wǎng)站邀請澳大利亞量子計算和量子通信技術(shù)國家研究中心Austin Lund博士以“光子損耗不會使得量子采樣脫軌”為題，對這一研究成果作了評述。(記者吳長鋒)
