连发5篇Nature/Science,潘建伟等团队实现“量子计算优越性”里程碑,计算速度比超级计算机快100万亿倍
编者按
iNature是中国最大的学术公众号,由清华大学,哈佛大学,中科院等多单位的博士团队联合打造,现推出硕博一线(ID:shuoboyixian)姐妹公众号,专注于科研一线的最新资讯,感兴趣的可以长按/扫下面的二维码关注。
iNature
量子计算机有望执行某些传统计算机难以处理的任务。玻色子采样是一项任务,被认为是证明量子计算优势的强有力的候选者。
2020年12月4日,中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等组成的研究团队与中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作在Science 在线发表题为“Quantum computational advantage using photons”的研究论文,该研究构建了76个光子的量子计算原型机“九章”,实现了具有实用前景的“高斯玻色取样”任务的快速求解。根据现有理论,该量子计算系统处理高斯玻色取样的速度比目前最快的超级计算机快一百万亿倍(“九章”一分钟完成的任务,超级计算机需要一亿年)。等效地,其速度比去年谷歌发布的53个超导比特量子计算原型机“悬铃木”快一百亿倍。这一成果使得我国成功达到了量子计算研究的第一个里程碑:量子计算优越性(国外也称之为“量子霸权”)。
另外,2020年11月18日,中国科学技术大学潘建伟,苑震生及卡尔斯大学Philipp Hauke共同通讯在Nature 在线发表题为“Observation of gauge invariance in a 71-site Bose–Hubbard quantum simulator”的研究论文,该研究开发了一种专用的量子计算机---71个格点的超冷原子光晶格量子模拟器,对量子电动力学方程施温格模型(Schwinger Model)进行了成功模拟,通过操控束缚在其中的超冷原子,从实验上观测到了局域规范不变量,首次使用微观量子调控手段在量子多体系统中验证了描述电荷与电场关系的高斯定理,取得了利用规模化量子计算和量子模拟方法求解复杂物理问题的重要突破(点击阅读)。
2020年6月18日,中国科学技术大学潘建伟及苑震生共同通讯在Science 在线发表题为"Cooling and entangling ultracold atoms in optical lattices"的研究论文,该研究在理论上提出并实验实现原子深度冷却新机制的基础上,在光晶格中首次实现了1250对原子高保真度纠缠态的同步制备,为基于超冷原子光晶格的规模化量子计算与模拟奠定了基础(点击阅读)。2020年6月15日,中国科学技术大学潘建伟及彭承志共同通讯在Nature 在线发表题为“Entanglement-based secure quantum cryptography over 1,120 kilometres”的研究论文,该研究展示了两个相距1,120 km的地面站之间基于纠缠的QKD。与先前的工作相比,该研究将双光子分布的链路效率提高了约4倍,并获得了0.12比特/秒的有限密钥-秘密密钥速率。因此,该研究工作为基于纠缠的全球量子网络铺平了道路。总体而言,结果使地面上实际QKD的安全距离从100 km增加到超过1000 km,而无需信任的中继站,这代表了朝着任意长距离远程用户真正可靠且牢不可破的加密方法迈出的重要一步(点击阅读)。
2020年2月12日,中国科学技术大学潘建伟、包小辉及张强共同通讯在Nature 在线发表题为“Entanglement of two quantum memories via fibres over dozens of kilometres”的研究论文,该研究在量子中继与量子网络方向取得重大突破。该研究通过发展高亮度光与原子纠缠源、低噪高效单光子频率转换技术和远程单光子精密干涉技术,成功地将相距50公里光纤的两个量子存储器纠缠起来,为构建基于量子中继的量子网络奠定了基础(点击阅读)。
图片1:“九章”量子计算原型机光路系统原理图 :左上方激光系统产生高峰值功率飞秒脉冲;左方25个光源通过参量下转换过程产生50路单模压缩态输入到右方100模式光量子干涉网络; 最后利用100个高效率超导单光子探测器对干涉仪输出光量子态进行探测。(制图:陆朝阳,彭礼超)
图片2:光量子干涉实物图:左下方为输入光学部分,右下方为锁相光路,上方共输出100个光学模式,分别通过低损耗单模光纤与100超导单光子探测器连接。(摄影:马潇汉,梁竞,邓宇皓)
注:该解析部分参考自中国科学技术大学官网介绍。
解析链接:
http://news.ustc.edu.cn/info/1055/73418.htm
参考消息:
https://science.sciencemag.org/content/early/2020/12/02/science.abe8770
—END—
▼2020年10月最火文章
林爱民Science造假 | 胚胎基因编辑副作用 | 兰大发现丹尼索瓦人
胸大锻炼少 | 一作举报导师造假 | 曹雪涛取得新成果
啪啪啪延迟绝经 | 诺奖啃老族 | 睡眠防痴呆 | Nature文章造假
脸红患癌 | 屁股大长寿 | 瑞德昔韦无效 | 逆境中心Cell
声音低沉出轨 | PLOS免费 | Nature 10天接收稿件
共同第一作者 | 7岁发SCI | 大学排行 | 中国地质大学
晚上玩手机 | HPV疫苗 | BMJ最火文章 | 尼安德特人
微信加群
iNature汇集了4万名生命科学的研究人员及医生。我们组建了80个综合群(16个PI群及64个博士群),同时更具专业专门组建了相关专业群(植物,免疫,细胞,微生物,基因编辑,神经,化学,物理,心血管,肿瘤等群)。温馨提示:进群请备注一下(格式如学校+专业+姓名,如果是PI/教授,请注明是PI/教授,否则就直接默认为在读博士,谢谢)。可以先加小编微信号(iNature3),或者是长按二维码,添加小编,之后再进相关的群,非诚勿扰。
投稿、合作、转载授权事宜
请联系微信ID:18217322697 或邮箱:921253546@qq.com
觉得本文好看,请点这里!