谷歌实现了什么？

2019年10月23日，英国《自然》杂志正式发表了谷歌公司一篇声称首次实现“量子霸权”的论文，可谓“一石激起千层浪”。“量子霸权” 是量子计算研究中的一个术语。如果量子计算机在某个特定问题上的计算能力超过了传统计算机，那么就被认为实现了“量子霸权”。谷歌公司首席执行官孙达尔?皮柴在接受媒体采访时说，此次成果在量子计算发展史上的地位，可媲美飞行史上莱特兄弟发明飞机时成功的12秒首次试飞。有专家指出，“量子霸权”这一概念本身并不具有太大意义，怎样利用量子计算机帮助人类解决金融、物流、医 药等行业实实在在的问题，才是量子计算真正的发展方向。然而很多重要技术诞生之初都离实用较远。就像莱特兄弟发明的第一架飞机并不能解决运输等任何实际问题，但打开了一个新时代的大门。对于量子计算还有多久才能投入实用？有专家预计可能还 需十年。然而无论如何，在谷歌展示“量子霸权”后，在量子计算的赛道上，包括中国研究人员在内的各国科学家都将奋起直追。真正实现“量子霸权”的日子或已不再遥远。     

为什么我称其为“量子霸权”

<正>谷歌宣称"量子霸权"已经实现,他们首次在实验中证明了量子计算机对于传统架构计算机的优越性:在世界第一超算Summit需要计算数千年的实验中,谷歌的量子计算机只用了几分钟。研究人员终于拥有了一台性能超过经典计算机的量子计算机,但这到底意味着什么?     

中国物理学家挑战谷歌“量子优越性”

正基于光子的量子计算机完成了普通计算机可能永远完成不了的计算任务。近期,中国科学技术大学潘建伟领衔的团队宣布,他们首次明确演示了"量子优越性"——利用量子力学的反直觉工作原理,处理在经典计算机上慢到可怕的计算任务。该团队利用激光束进行了一项在数学上被证明无法用普通计算机处理的任务。与谷歌2019年首次演示的量子优越性相反,他们的版本几乎是任何经典计算机都难以挑战的。该研究成果于2020年12月3日发表在《科学》杂志上。     

IBM让量子计算在云端成为可能

正IBM研究院于2016年5月4日宣布,IBM率先向公众开放量子计算,用户能在IBM量子处理器上做实验。5月4日,IBM在世界上首次通过云端实现量子计算向公众开放,让任何有兴趣亲自实践的人能访问IBM量子处理器,促使科研人员和科学共同体     

量子云计算

正量子计算设备正变得越来越强大,但是当今只有少数专家可以在这方面用到它们的能力。托马斯·帕彭布洛克(Thomas Papenbrock),帕维尔·卢高夫斯基(Pavel Lougovski)和马丁·萨维奇(Martin Savage)描述了可商用的基于云的量子计算服务将如何向新用户开放。使用量子力学叠加原理处理信息的设备——量子计算机,正在大学和国家实验室以及初创企业和谷歌、IBM、英特尔、微软等大公司中开发、建造和     

非绝热和乐量子计算研究进展

量子计算的实际应用依赖于高保真度的量子门,而获得高保真度量子门所面临的两个主要挑战是克服系统的控制误差和环境噪声.几何相仅依赖于系统的演化路径而与演化速度等细节无关,因此基于几何相设计的量子门具有对控制误差的鲁棒性.特别是,基于非绝热非阿贝尔几何相设计的非绝热和乐(holonomic)门具有完全的几何性质并且不受绝热条件的限制,受到了人们的广泛关注.自2012年首次提出以来,非绝热和乐量子计算取得了很大的进展:人们逐步改进了非绝热和乐量子计算的设计理论,使得非绝热和乐门的设计不断优化;发展了抗退相干的非绝热和乐量子计算,使得量子门既能抵抗控制误差又能抵抗退相干;构建了基于各种具体物理系统的非绝热和乐量子计算方案,并且在实验上成功演示了非绝热和乐门.本文回顾了非绝热和乐量子计算的主要理论进展,并简要介绍了物理实现和实验工作.     

潘建伟院士心中的“量子梦”

2012年8月9日,国际权威学术期刊《自然》以封面标题的形式,发表了中国科技大学合肥微尺度物质科学国家实验室潘建伟团队的研究新成果:他们在国际上首次成功地实现了百千米量级的自由空间量子隐形传态和纠缠分发.团队的领军人物、中国科学院迄今最年轻的院士潘建伟兴奋地说:"由于自由空间信道的损耗小,借助卫星将有可能实现在全球尺度上进行超远距离量子通信的梦想."这个"量子梦"已在他心中做了十多年.     

高维度量子隐形传态首次实现

<正>日前,我国科学家在国际上首次成功实现高维度量子体系的隐形传态,为发展高效量子网络奠定了坚实的科学基础,被称为"量子通信领域的一个里程碑"。量子隐形传态,是一种全新的通信方式。它能借助量子纠缠这一特性,将未知的量子态传输到遥远的地点,而不用传送物质本身,是远距离量子通信和分布式     

固态量子存储

实用化量子网络的构建依赖于量子存储器的物理实现, 利用量子存储器还可获得确定性的单光子源和纠缠光源, 为量子计算实现量子比特操作的时间同步. 基于稀土掺杂晶体的固态量子存储器, 自2008年首次实现单光子存储后, 实验技术迅速突破, 已成为国际上性能最优秀的量子存储器件之一. 本文介绍量子存储器性能的评价指标, 回顾近5年固态量子存储的实验进展, 并讨论固态量子存储器作为一种可灵活编程的介质在光学及基础物理理论检验等领域的应用.     

中国科学家利用量子模拟证实“任意子”服从分数统计

1月23日出版的《物理评论快报》上发表了中国科技大学潘建伟教授和他的同事陈增兵、陆朝阳等的研究论文, 在国际上首次通过操纵多光子纠缠态和量子模拟方法, 证实了一种存在于两维空间的奇特粒子“任意子”服从分数统计. 这一研究独辟蹊径地利用量子信息技术来模拟凝聚态物理学里面的重要问题, 在原理上证实了“任意子”独特的分数统计现象和拓扑性质, 在量子计算的实际应用领域迈出了重要一步.........     

量子通信开创信息产业新纪元

<正>2016年8月16日,我国成功地将世界首颗量子科学实验卫星"墨子号"发射升空。"墨子号"的成功发射,将使我国在世界上首次实现卫星和地面的量子通信,假以时日,我国必能构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。纵观人类通信史,从最原始的结绳记事到语言文字的沟通交流,从近代远程传送信息的电报电话,到当前普遍流行的智能手机、网络等,不     

“谷歌地球”带来的革命

2005年,英国植物学家利用"谷歌地球"在莫桑比克北部马布山区发现了一片几乎从未有人踏足的"失落的森林";2009年,一位意大利普通IT工作者利用"谷歌地球"在其居住的索波罗村庄附近发现了一座此前从未被发现的古罗马庄园遗址;2009年8月,一位英国网民称在"谷歌地球"上发现了"尼斯湖水怪"……"谷歌地球"正在掀起一场革命,但也带来了种种争议。     

“墨子号”实现洲际量子密钥分发

<正>近日,潘建伟院士及其同事彭承志等人组成的研究团队,与合作者利用"墨子号"量子科学实验卫星,在中国和奥地利之间首次实现距离达7600千米的洲际量子密钥分发。在实验中,"墨子号"分别与河北兴隆、奥地利格拉茨地面站进行了星地量子密钥分发,通过指令控制卫星作为中继,建立了地面站之间的共享密钥。基于共享密钥,中奥联     

t 比特半经典量子Fourier 变换

针对目前大维数量子寄存器生成的困难性, 研究了基于小维数量子寄存器实现大维数量子Fourier 变换的方法. 首先, 定义了t 比特半经典量子Fourier 变换, 从几率幅的角度证明该变换可以实现量子Fourier 变换, 且所需2 位量子门的规模显著降低, 并设计了该变换的量子实现线路. 然后基于t 比特半经典量子Fourier 变换, 将经典固定窗口法与Shor 算法实现方法相融合, 重新设计了Shor 整数分解量子算法的实现线路, 与Parker 等人的实现线路相比, 计算资源大体相同(所需的基本量子门均为相似文献   

借用“平行宇宙”的算力——量子计算现状与展望

量子力学自建立以来,被期待为未来技术进步的基石。目前,量子计算、量子信息处理、量子通信和量子测量等基于量子力学发展起来的技术备受关注。人们力图将理论的成果转化为应用,从而实现"第二次量子革命"。其中,量子计算机因其并行计算能力被证明一旦达到一定规模,其计算能力将远超传统计算机,甚至对目前广泛使用的传统加密算法产生威胁,也必将对社会各个领域产生深远的影响。文章从科普的角度介绍了量子计算的背景及原理,并基于发展现状对未来作了展望,最后探讨了量子计算与人工智能领域结合的可能性。     

日本真的成功进行超小型卫星量子通信实验了吗?

正2016年8月16日,中国发射了世界上第一颗量子科学实验卫星"墨子号",引爆了公众对量子科学的兴趣。许多人都知道了,中国的量子通信走在世界最前列——尽管对于量子通信究竟是什么,大多数人还是一知半解。最近,又有一条"日本成功进行超小型卫星量子通信实验"的新闻刷了屏。典型的报道像这样:新华社东京7月11日电(记者华义)日本信息通信研究机构11日宣布首次用超小型卫星成功进行了量子通信实验,该机构     

前沿

正我国首个量子计算机操作系统发布2021年2月8日,首款国产量子计算机操作系统——"本源司南"在安徽省合肥市正式发布,标志着我国量子软件自主研发能力达到国际先进水平。该系统实现了量子资源系统化管理、量子计算任务并行化执行、量子芯片自动化校准等新功能,可以使量子计算机的运行更加高效、稳定。量子计算机需要操作系统对其进行有效调配和管理,硬软件协同发展才能让其实现落地应用。     

一脚踏进量子计算圈

<正>"他们使中国科学技术大学,乃至整个中国,牢牢地在量子计算的世界地图上占据了一席之地。"一段来自国外媒体的高度评价,不得不让我们再次审视一个十分高端的项目——"利用测量器件无关量子密钥分发解决量子黑客隐患"。这是一个由中国科学技术大学潘建伟院士及其同事张强、陈腾云与清华大学马雄峰等组成的联合研究小组,在近期取得的最新研究成果。该研究旨在通过量子通信技术这一根本性手段保障信息安全,而主攻方向就是完善量子密钥的分发方案。     

中国科学技术大学首次实现多自由度量子体系隐形传态

[本刊讯]中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳研究团队成功实现单光子的自旋和轨道角动量的量子隐形传态(quantum teleportation),这是国际上首次实现多自由度量子体系隐形传态。这一研究成果于2015年2月26日以封面标题的形式发表于Nature。量子隐形传态是通过共享量子纠缠态,并借助经典通道实现量子信息传输的过程。1997年,奥地利的宰林格(Anton Zeilinger)小组首次完成了量子隐形传态的实验验证。该工作成功实现     

领跑在“量子高速路”上的中国战车

<正>我国科学家首次在实验中发现量子反常霍尔效应,引起国际物理学界巨大反响,人们在赞叹我国科学家为之付出的艰辛努力的同时,不免对实现量子反常霍尔效应起到关键作用的拓扑绝缘体产生了浓厚兴趣,那么拓扑绝缘体究竟是什么东西,它为何有如此神通广大的能耐?寻找"马约拉纳费米子"