近日，由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士領(lǐng)銜的量子光學(xué)和量子信息團(tuán)隊(duì)的陸朝陽(yáng)、劉乃樂(lè)研究小組，在國(guó)際上首次成功實(shí)現(xiàn)了用量子計(jì)算機(jī)求解線性方程組的實(shí)驗(yàn)。
相關(guān)成果發(fā)表在6月7日出版的《物理評(píng)論快報(bào)》上，審稿人評(píng)價(jià)“實(shí)驗(yàn)工作新穎而且重要”，認(rèn)為“這個(gè)算法是量子信息技術(shù)最有前途的應(yīng)用之一”。
據(jù)介紹，線性方程組廣泛應(yīng)用于幾乎每一個(gè)科學(xué)和工程領(lǐng)域。日常的氣象預(yù)報(bào)，就需要建立并求解包含百萬(wàn)變量的線性方程組，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣中溫度、氣壓、濕度等物理參數(shù)的模擬和預(yù)測(cè)。而高準(zhǔn)確度的氣象預(yù)報(bào)則需要求解具有海量數(shù)據(jù)的方程組，假使求解一個(gè)億億億級(jí)變量的方程組，即便是用現(xiàn)在世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)也至少需要幾百年。
美國(guó)麻省理工學(xué)院教授塞斯·羅伊德等提出了用于求解線性方程組的量子算法，認(rèn)為借助量子計(jì)算的并行性帶來(lái)指數(shù)級(jí)的加速，將能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越現(xiàn)有經(jīng)典計(jì)算機(jī)的速度。根據(jù)理論預(yù)計(jì)，求解一個(gè)億億億變量的線性方程組，利用GHz時(shí)鐘頻率的量子計(jì)算機(jī)將只需要10秒鐘。
該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展了世界領(lǐng)先的多光子糾纏操控技術(shù)，成功運(yùn)行了求解一個(gè)2×2線性方程組的量子線路，首次從原理上證明了這一算法的可行性。實(shí)驗(yàn)的成功標(biāo)志著我國(guó)在光學(xué)量子計(jì)算領(lǐng)域保持著國(guó)際領(lǐng)先地位。