光学量子计算模拟时间大幅缩短

据26日发表在《科学进展》杂志上的论文，英国布里斯托大学量子研究人员声称，他们大大缩短了光学量子计算机的模拟时间，比以前的方法加速了大约10亿倍。

量子计算机有望以指数级速度解决某些问题，并在药物发现、电池新材料等诸多领域具有潜在应用。但量子计算仍处于早期阶段，因此这些是长期目标。尽管如此，在构建有用设备的过程中仍会产生里程碑式的进展。目前受到广泛关注的是“量子优越性”，即量子计算机执行的任务甚至超出了世界上最强大超级计算机的能力。

2020年12月，中国科技大学研制的“九章”光学量子计算机原型，在求解“高斯玻色采样”(GBS)问题时，实现了“量子优越性”——这项在200秒内完成的实验如果用世界上最强大的超级计算机来模拟，需要6亿年才能完成。

此次，英国布里斯托大学量子工程技术(QET)实验室团队与伦敦帝国理工学院和惠普企业的研究人员合作，将模拟时间缩短至仅几个月，加速因子约为10亿。

论文共同第一作者、伦敦帝国理工学院研究员、现牛津量子电路高级量子工程师布莱恩·贝尔说：“随着研究人员开展更大规模的实验，他们更渴求相对于经典模拟的‘量子优越性’。我们的结果将提供一个重要的比较点，通过它来确定未来GBS实验的计算能力。”

论文共同第一作者、QET实验室博士生杰克·布尔默说，“这些‘量子优越性’实验代表了物理学和工程学的巨大成就。作为一名研究人员，理解这些实验的计算复杂性出现在哪里是令人兴奋的。我们对所取得的进步程度感到惊讶——你很少能声称取得了10亿倍的进步!”

QET实验室联合主任安东尼·莱恩说：“这类工作至关重要，它帮助我们了解在开始解决影响所有人的清洁能源和医疗保健问题之前，(量子计算机)必须克服的障碍。”

总编辑圈点

人们一直期待着通过利用微观物质的一些不可思议的性质，实现远超现有计算机的计算速度。这个实现的途径就是量子计算机——利用量子力学的性质去计算。按预测，量子计算机一旦实用化，会在很多领域取得革命性的成果，正因此，世界各国现在的研发竞争非常激烈。我们虽然不懂光学量子计算模拟时间加速十亿倍是什么概念，但可以理解的是，在追寻真正超越现有计算机速度的量子计算机(也就是所谓“量子优越性”)的路上踏出的每一步，都被认为具有划时代的意义。

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