容忍光子损失的“玻色采样”首次实现

　　记者6月12日从中科大获悉，该校潘建伟院士团队与中科院上海微系统与信息技术研究所研究员尤立星小组合作，实验研究了一种量子计算模型“玻色采样”对光子损失的鲁棒性，证明容忍一定数目光子损失的“玻色采样”可以带来采样率的有效提升。该成果为通过“玻色采样”实现“量子霸权”开辟了一条高效的途径，著名学术期刊《物理评论快报》6月6日发表了这一成果。

　　在量子计算领域，能演示量子机器在特定问题上优于经典计算机的实验，被国际学术界称为“量子霸权”。2010年，麻省理工学院科学家在理论上提出“玻色采样”，并严格证明此模型是实现“量子霸权”的有效途径之一。简单地说，“玻色采样”就是在一种类似于高尔顿板的量子光学系统中，N个光子从入口跑进去，又随机从N个出口跑出来的过程，光子从不同口子出来的概率各不相同。 “玻色采样”实验尝试实现量子计算，虽然只能用于特定问题的解决，但为制造通用量子计算机扫清了重要的技术障碍。

　　然而，“玻色采样”实验的一个重要挑战，就是要面对光子的损耗。最近，潘建伟团队首次在实验上探索了可容忍光子损耗的“玻色采样”。

　　他们发展了国际上最高效率和品质的量子点单光子源，并自主研发了集成127个分束器的具有最高透过率的光量子线路。结合尤立星小组研制的高性能超导纳米线单光子探测器，他们通过实验证明，在损耗一定光子数的情况下，“玻色采样”仍然保持其原来的计算复杂度。与此同时，这种新型的“玻色采样”，可以指数级地提升采样速率。

　　该成果表明我国继续在光学量子计算方面保持国际领先水平，并向超越经典计算能力的“量子霸权”研究目标又迈进了一步。美国物理学会网站邀请澳大利亚量子计算和量子通信技术国家研究中心Austin Lund博士以《光子损耗不会使得量子采样脱轨》为题，对这一研究成果作了评述。(记者桂运安)