基本介紹
- 中文名：量子霸權
- 外文名：quantum supremacy
- 領域：量子計算#領域
- 研究人員：吳俊傑、金賢敏等
- 線上發表：《國家科學評論》
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研究背景
隨著量子物理裝置技術水平的快速發展，實現量子霸權似乎日益臨近。稱霸標準已成為量子計算領域最重要的科學問題之一。玻色採樣問題是一種針對光子（玻色子）系統的量子霸權測試案例。理論上，經典計算機求解玻色採樣需要指數量級計算時間，而量子計算只需要多項式量級計算時間。與此同時，相比通用量子計算，玻色採樣更容易實現。
研究進展
最先開啟稱霸標準的研究
國防科技大學吳俊傑團隊與上海交通大學金賢敏合作，在國際上最先開啟了稱霸標準的研究。
2018年9月，《國家科學評論》線上發表了吳俊傑、金賢敏等人的研究成果，報導了玻色採樣案例的稱霸標準。該項研究中，吳俊傑與金賢敏在“天河二號”超級計算機上完成了玻色採樣問題的核心難題——積和式的求解。實際測試的問題規模達到48個光子，並推斷出“天河二號”模擬50個光子的玻色採樣需要約100分鐘。也就是說，一旦實際的量子物理裝置實現了每組樣本100分鐘以內50光子的玻色採樣，就在求解這個問題上超過了“天河二號”，實現了量子霸權。
谷歌實現量子霸權
據報導，該報告指出，谷歌研究人員架設出53量子位的量子計算機，並以“懸鈴木”為代號。“懸鈴木”量子計算機所進行的運算，是要證明一個隨機數字生成器符合“隨機”的標準。按報告所指，即使是現存最先進的傳統超級計算機“Summit”，對量子電路的一個實例取樣100萬次，亦需時1萬年處理，但“懸鈴木”僅需200秒便完成運算。
撰寫報告的谷歌研究人員認為，雖然“懸鈴木”處理的運算無實際意義，但實驗結果證明，有運算工作只能夠在量子計算機上進行，實現“量子霸權”(quantum supremacy)，若研究報告其後可獲學界認可，將成為量子科學的分水嶺。
研究人員亦預測，量子計算機的運算能力會呈現“雙指數速率增長”，超越“摩爾定律”所指，傳統計算機運算能力約兩年翻一倍的增長速度。
研究意義
實現量子霸權，將代表超越經典的量子計算能力從理論走進實驗，標誌著一個新的計算能力飛躍時代的開始。實現量子霸權離實現實際的量子計算機尚有很大距離。當前實現量子霸權絕非易事。
