記者7日從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉、陸朝陽、劉乃樂等組成的研究團隊近日基于“九章”光量子計算原型機，進行兩類圖論問題的求解，實驗速率相比全球最快超級計算機快約1.8億倍。

相關論文近日以“編輯推薦”的形式發表在國際知名學術期刊《物理評論快報》(Physical Review Letters)上。該研究成果系首次在具有量子計算優越性的光量子計算原型機上開展的面向具有應用價值問題的實驗研究。

該研究基于“九章”光量子計算原型機完成了對“稠密子圖”和“Max-Haf”兩類圖論問題的求解，通過實驗和理論研究了“九章”處理這兩類圖論問題為搜索算法帶來的加速。據悉，這兩類圖論問題在數據挖掘、生物信息、網絡分析等領域具有重要應用。

量子計算機的物理實現是當前科技前沿的重大挑戰之一。國際學術界對量子計算的實驗發展制定了三步走的路線圖，其中第一步是實現“量子計算優越性”。“量子計算優越性”是指通過高精度的操縱近百個物理比特，高效求解超級計算機無法在合理時間內解決的特定高復雜度數學問題。

2019年底，美國谷歌公司利用超導量子比特宣布實現“量子計算優越性”，但隨之經典模擬算法實現反超，谷歌的這一宣稱受到挑戰。2020年，中國科大潘建偉團隊成功構建了76個光子100個模式的高斯玻色取樣量子計算原型機“九章”，首次達到基于光子的“量子計算優越性”里程碑。2021年，潘建偉團隊進一步成功研制了“祖沖之二號”和“九章二號”，使得中國成為唯一在兩種技術路線都達到了“量子計算優越性”的國家。

只有在實現“量子計算優越性”的基礎上，量子計算應用的實驗研究才有望帶來量子加速。因此，國際學術界下一階段的一個重要科研目標就是探索利用量子計算原型機演示具有實用價值問題的求解。

近期，潘建偉團隊在繼續發展更高質量和更強拓展性的光量子計算原型機的同時，開展了將“九章”所執行的高斯玻色采樣任務應用于圖論問題的研究探索。

工作中，研究人員首次利用“九章”執行的高斯玻色采樣來加速隨機搜索算法和模擬退火算法對圖論問題的求解。研究人員在實驗中使用了超過20萬個80光子符合計數樣本，相比全球最快超級計算機使用當前最優經典算法精確模擬該實驗的速率快約1.8億倍。(完)