近日，中國科學技術大學潘建偉教授及其同事陸朝陽教授等在量子計算機研究方面取得了里程碑式的突破，相關研究結(jié)果被國際權(quán)威學術期刊《自然光子學》接收。在光學體系，我國科學家團隊次實現(xiàn)利用高品質(zhì)量子點單光子源構(gòu)建了量子計算原型機，并且演示了其超越經(jīng)典電子計算機(ENIAC)與晶體管計算機(TRADIC)的計算能力，向真正的“量子計算霸權(quán)”時代邁出了重要的一步。
圖1 玻色子抽樣量子計算實驗示意圖。實驗主要由單光子器件，
多路解編器，低損耗光子電路(9模干涉儀)，探測器等部分組成
“我們發(fā)現(xiàn)了兩個關鍵的方法來達到高效的玻色子抽樣：超低損耗的多光子干涉計與高效率，高純度，不可分辨的多路解編的量子點單光子源。我們實施了3個，4個和5個玻色子抽樣，計算速度比所有之前實驗展示的高出了至少2,4000倍，大約比于人類歷史上臺電子計算機(ENIAC)與晶體管計算機(TRADIC)快10-100倍。這是單光子的量子機器次超越早期經(jīng)典計算機。我們的工作是光學量子計算技術領域的一個嶄新的開始，不僅僅是原理證明，此次搭建的量子機器實質(zhì)性地超越了兩代計算機原型機。”
--中國科學技術大學上海研究院教授 陸朝陽 教授
圖2 高效率與不可分辨的單光子源：(a)單光子器件計速率達9MHz，(b)單光子不可分辨率達到0.939。
低損耗的多光子干涉計：多路解編器輸入與9模干涉儀輸出后的模式振幅(c)與相位(d)結(jié)果
圖3 3-，4-和5-玻色子抽樣計算實驗結(jié)果，工作頻率分別為4.96kHz, 151Hz, 4Hz。
實驗證實量子光學計算機工作速度超過臺電子計算機ENIAC與晶體管計算機TRADIC
在此之前，陸朝陽教授在2016年6月被《自然》評選為十位在科學界做出了巨大貢獻的科學家之一，稱為“中國科學之星”。“九層之臺起于壘土”，從2016年到2017年的現(xiàn)在，該科研團隊連續(xù)發(fā)表了一系列的量子計算相關文章，本次的量子計算實驗結(jié)果是建立在扎實的基礎之上的。
此次量子計算實驗中的單光子器件(高效率與不可分辨的單光子源)，陸老師課題組使用的是德國attocube公司生產(chǎn)的attoDRY低溫恒溫器，低溫位移臺與掃描臺，低溫物鏡等設備。我們也相信兩位老師定能在量子領域再次攀登科研高峰。
中科大科研團隊近期相關發(fā)表文獻：
次實驗量子計算論文：High-efficiency multiphoton boson sampling (Nature Photonics, 2017)
次實現(xiàn)10光子糾纏論文：Experimental ten-photon entanglement, arXiv:1605.08547, Phys. Rev. Lett. (2016)
單光子器件論文：Time-bin-encoded sampling with a single-photon device (PRL, 2017)
高不可分辨率單光子源論文：On-Demand Single Photons with High Extraction Efficiency and Near-Unity Indistinguishability from a Resonantly Driven Quantum Dot in a Micropillar (PRL, 2016)
