量子计算与量子信息原理pdf

《自然》：光子处理器“点亮”量子计算，实现量子优越性

最近，科学家们使用一种叫做Borealis的光量子处理器，在短短36微秒内完成了一项超级计算机需要9000多年才能完成的任务。相关结果发表在6月1日的《自然》杂志上。

可编程光子单处理器，图片来自大自然

与过去的光子器件相比，上述系统得到了改进，这可能代表着迈向实用量子计算机的关键一步。
量子计算设备的一个关键目标是超越经典计算系统，建立“量子优势”，但迄今为止只有少数实验报道了相关结果。例如，2020年12月，中国科学技术大学团队研制的“九章”光量子计算机样机在解决“高斯玻色采样”(GBS)问题时实现了“量子优势”。这个200秒完成的实验，如果用世界上最强大的超级计算机模拟，需要6亿年才能完成。
展现量子系统相对于经典计算机优越性的方法之一，就是从描述光子通过网络传播特性的未知概率分布出发，比较两种系统的采样速度，这就是所谓的高斯玻色采样。人们可以计算出经典计算机执行这项任务所需的时间。光子的数量有一个阈值，超过这个阈值，经典计算机就无法在合理的时间内完成计算。
过去有报道称，实现高斯玻色采样的实验使用了多达113个光子，这些光子在固定的反射镜和透镜网络中传播。这一次，加拿大光量子计算公司Xanadu的研究员Jonathan Lavoie和他的同事通过在可编程光子单处理器上进行实验，可以探测到多达219个光子(平均125个)。
研究人员提出，这是迄今为止报道的“最量子优越”的光子实验。与其他光子实验相比，其性能提升体现在:简化光子探测实验，引入可编程性，降低易受“欺骗”(指量子结果可以被经典算法重复)的脆弱性。
与之前的原理验证实验相比，之前实验中涉及的可编程光子处理器更接近量子商用设备的可能形态。

来自大自然的图像

在同时发表在《自然》杂志上的一篇新闻和观点文章中，巴西弗鲁米嫩塞联邦大学的研究人员丹尼尔·约斯特·布罗德(Daniel Jost Brod)表示，“这项实验旨在表明量子计算系统比经典计算机更具优势。这一创新方案为(量子系统)的监管和放大提供了令人印象深刻的潜力。”