前沿研究赶上好时代
www.xinwenren.com  2018-01-31 17:37:19  

 不久前,第48届国际量子电子学物理会议在美国盐湖城召开,中科院院士、我国量子计算机领头人潘建伟在会议期间被授予兰姆奖,并作了题为基于光与冷原子的可扩展量子信息处理的报告。中国在量子计算机领域的成果
 不久前,第48届国际量子电子学物理会议在美国盐湖城召开,中科院院士、我国量子计算机领头人潘建伟在会议期间被授予兰姆奖,并作了题为“基于光与冷原子的可扩展量子信息处理”的报告。中国在量子计算机领域的成果,已经获得了越来越多的认可。
 
  中国的量子名牌
 
  元旦以来,习近平总书记的“2018年新年贺词”在各大媒体平台传播。网友在转发习总书记的新年贺词时无不为祖国2017年的成绩点赞。对此,中国科学技术大学教授朱晓波感同身受。因为习总书记的新年贺词中特别提到了“量子计算机研制成功”这一成果。这是包含潘建伟、陆朝阳、朱晓波等人在内的中国量子计算机科研团队共同努力的成果。
 
  “听到习主席在新年贺词中提到我们的工作,我们很激动,也备受鼓舞。”朱晓波告诉《中国科学报》记者。
 
  近年来,随着国家对科技创新越来越重视,科研人员更有条件做出最前沿的科学成果,有信心和能力与国际竞争。中国科学家如今越来越有信心发出来自中国的声音。
 
  时间回溯到2017年5月3日,潘建伟代表团队在上海发布了一则重磅消息:世界上第一台超越早期经典计算机的光量子计算机诞生。这项成果是由他和同事陆朝阳、朱晓波等人,联合浙江大学教授王浩华研究组协同攻关而成。
 
  自那一刻起,中国的量子计算研究便走在了世界前列。它与不断突破的量子通信技术一道,向世界亮出了一张“量子”名牌。
 
  从科研到应用
 
  中国量子研究成果卓著,让世界瞩目。在光量子计算方面,研究团队利用自主发展的综合性能国际最优的量子点单光子源,通过电控可编程的光量子线路,构建了针对多光子“玻色取样”任务的光量子计算原型机,这是世界首台超越早期经典计算机的单光子量子计算机。实验测试表明,该原型机的取样速度比国际同行类似的实验加快至少2.4万倍。
 
  此外,在超导体系方面,研究团队自主研发了10比特超导量子线路样品,通过发展全局纠缠操作,实现了目前世界上最大数目的超导量子比特的纠缠和完整的测量。
 
  据朱晓波介绍,研究团队正在进行20个光量子比特和20个超导量子比特的操纵实验,“相对于10比特超导量子来说,20比特在操纵、量比设计和制备等方面的难度都有所增加,虽然每一步走得都很困难,但我们一直在前进,期待能有个好结果”。
 
  与此同时,为了使量子计算尽快得到应用,研究团队正将10比特的超导量子处理器接入“云端”。朱晓波介绍,他们希望大家参与其中,助力打通从科研到应用的瓶颈。
 
  作为10个超导量子比特纠缠的主要实现者之一,朱晓波表示,每个人都可以在云端处理器中提交自己的需求。“我们希望通过这个方式,首先让大家对量子计算机感兴趣,验证一些基础量子算法的有效性。”
 
  同时,他们也希望能以此来测量处理器的性能和稳定性。“此前的研究毕竟是在实验室的条件下,该量子处理器就是为了验证其将来是否能良好运行且具备高性能,真正进行公共服务。”朱晓波说。
 
  不为了进步而进步
 
  2017年,量子计算能力的竞争引起了很多人的关注。谷歌在去年4月份宣布推出49量子位处理器;IBM在11月宣布成功研制20量子位的处理器,还构建了50量子位处理器原型……
 
  激烈的量子计算竞争令人感慨,量子计算的时代或许不远了。不过,中国量子计算研究团队并不单纯以量子比特数目作为竞争目的,“我们更要提高超导量子比特的质量,让量子计算机将来真正能解决实用而有价值的问题。”朱晓波说。
 
  量子计算机研发成功后,将会有很多领域的应用。例如,实现精准天气预报、躲避飓风海啸,实现高效全局的最优搜索,识别有效的分子组合、降低药物研发成本和周期,以及更加简便和迅速地指挥交通、理解图像等。
 
  朱晓波表示,未来,量子计算机研制将分为“三步走”。首先,在某个经典计算机难以解决的特定问题上,实现量子计算机的运行速度比任何一台经典计算机都快;其次,量子计算机能够初步应用于一些目前无法解决的重大科技难题,使其具有商业价值,从而大规模推广;最后,研制通用量子计算原型机,突破大规模量子计算机的芯片工艺,从物理层面设计、制造到算法运行实现自主研发,全面实现通用量子计算功能,使其应用于大数据处理等重大实际问题。
 
  量子计算机的发展规划稳扎稳打,前景光明。量子计算机团队科研人员对此深有体会:“赶上了好时代,国力强大,国家高度重视科研,才能有机会去做最前沿的工作。

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