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近日，科學家利用一臺名為Borealis的光量子處理器，僅需36微秒即可完成超級計算機需耗時超過9000年才能完成的一項任務。相關成果6月1日發(fā)表在《自然》。

可編程光子單處理器，圖片來自《自然》

前述系統(tǒng)相對過去的光子設備有所改進，可能代表了向?qū)嵱昧孔佑嬎銠C邁進的關鍵一步。
量子計算設備的一個關鍵目標是超越經(jīng)典計算系統(tǒng)，建立“量子優(yōu)越性”，但到目前為止只有少數(shù)實驗報告了相關成果。例如，2020年12月中國科學技術大學團隊研制的“九章”光學量子計算機原型，在求解“高斯玻色采樣”(GBS)問題時，實現(xiàn)了“量子優(yōu)越性”。這項在200秒內(nèi)完成的實驗，如果用世界上最強大的超級計算機來模擬，需要6億年才能完成。
而展示量子系統(tǒng)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網(wǎng)絡傳播特點的未知概率分布中取樣的速度，稱為高斯玻色采樣。人們可以計算出經(jīng)典計算機執(zhí)行該任務所需時間。光子數(shù)量有一個閾值，在此之上，經(jīng)典計算機無法在合理時間內(nèi)完成計算。
以往報告實現(xiàn)高斯玻色采樣的實驗，最多使用113個光子，在固定鏡子和透鏡網(wǎng)絡中傳播。此次，加拿大光量子計算企業(yè)Xanadu研究人員Jonathan Lavoie及其同事，通過在一個可編程光子單處理器上開展實驗，可檢測多達219個光子（平均為125個）。
研究人員提出，這是目前報告的“最具量子優(yōu)越性”的光子實驗。相對于其他光子實驗，其性能改進體現(xiàn)在：簡化了檢測光子實驗、引入可編程性和降低對“欺騙”（指量子結(jié)果可以被經(jīng)典算法重復）的脆弱性。
相比此前的原理驗證實驗，前述實驗涉及的可編程光子處理器，更接近量子商用設備的可能形態(tài)。

圖片來自《自然》

在《自然》同時發(fā)表的新聞與觀點文章中，巴西弗魯米嫩塞聯(lián)邦大學研究人員Daniel Jost Brod表示，“該實驗旨在展示量子計算系統(tǒng)比經(jīng)典計算機更具有優(yōu)勢。該創(chuàng)新方案提供了令人印象深刻的（量子系統(tǒng)）調(diào)控和規(guī)?；瘽摿Α！?/p>