中新社合肥6月7日電 (記者 吳蘭)記者7日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉,該校潘建偉、陸朝陽、劉乃樂等組成的研究團(tuán)隊(duì)近日基于“九章”光量子計(jì)算原型機(jī),進(jìn)行兩類圖論問題的求解,實(shí)驗(yàn)速率相比全球最快超級計(jì)算機(jī)快約1.8億倍。
相關(guān)論文近日以“編輯推薦”的形式發(fā)表在國際知名學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報(bào)》(Physical Review Letters)上。該研究成果系首次在具有量子計(jì)算優(yōu)越性的光量子計(jì)算原型機(jī)上開展的面向具有應(yīng)用價(jià)值問題的實(shí)驗(yàn)研究。
該研究基于“九章”光量子計(jì)算原型機(jī)完成了對“稠密子圖”和“Max-Haf”兩類圖論問題的求解,通過實(shí)驗(yàn)和理論研究了“九章”處理這兩類圖論問題為搜索算法帶來的加速。據(jù)悉,這兩類圖論問題在數(shù)據(jù)挖掘、生物信息、網(wǎng)絡(luò)分析等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。
量子計(jì)算機(jī)的物理實(shí)現(xiàn)是當(dāng)前科技前沿的重大挑戰(zhàn)之一。國際學(xué)術(shù)界對量子計(jì)算的實(shí)驗(yàn)發(fā)展制定了三步走的路線圖,其中第一步是實(shí)現(xiàn)“量子計(jì)算優(yōu)越性”?!傲孔佑?jì)算優(yōu)越性”是指通過高精度的操縱近百個(gè)物理比特,高效求解超級計(jì)算機(jī)無法在合理時(shí)間內(nèi)解決的特定高復(fù)雜度數(shù)學(xué)問題。
2019年底,美國谷歌公司利用超導(dǎo)量子比特宣布實(shí)現(xiàn)“量子計(jì)算優(yōu)越性”,但隨之經(jīng)典模擬算法實(shí)現(xiàn)反超,谷歌的這一宣稱受到挑戰(zhàn)。2020年,中國科大潘建偉團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建了76個(gè)光子100個(gè)模式的高斯玻色取樣量子計(jì)算原型機(jī)“九章”,首次達(dá)到基于光子的“量子計(jì)算優(yōu)越性”里程碑。2021年,潘建偉團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步成功研制了“祖沖之二號”和“九章二號”,使得中國成為唯一在兩種技術(shù)路線都達(dá)到了“量子計(jì)算優(yōu)越性”的國家。
只有在實(shí)現(xiàn)“量子計(jì)算優(yōu)越性”的基礎(chǔ)上,量子計(jì)算應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)研究才有望帶來量子加速。因此,國際學(xué)術(shù)界下一階段的一個(gè)重要科研目標(biāo)就是探索利用量子計(jì)算原型機(jī)演示具有實(shí)用價(jià)值問題的求解。
近期,潘建偉團(tuán)隊(duì)在繼續(xù)發(fā)展更高質(zhì)量和更強(qiáng)拓展性的光量子計(jì)算原型機(jī)的同時(shí),開展了將“九章”所執(zhí)行的高斯玻色采樣任務(wù)應(yīng)用于圖論問題的研究探索。
工作中,研究人員首次利用“九章”執(zhí)行的高斯玻色采樣來加速隨機(jī)搜索算法和模擬退火算法對圖論問題的求解。研究人員在實(shí)驗(yàn)中使用了超過20萬個(gè)80光子符合計(jì)數(shù)樣本,相比全球最快超級計(jì)算機(jī)使用當(dāng)前最優(yōu)經(jīng)典算法精確模擬該實(shí)驗(yàn)的速率快約1.8億倍。(完)
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