近日，据中国科学技术大学官网消息，该校潘建伟、陆朝阳、刘乃乐等组成的研究团队基于“九章”光量子计算原型机完成了对“稠密子图”和“Max-Haf”两类图论问题的求解，相比全球最快超级计算机使用当前最优经典算法精确模拟同一实验的速度快约1.8亿倍。该研究成果系首次在具有量子计算优越性的光量子计算原型机上开展的面向具有应用价值问题的实验研究，相关论文以“编辑推荐”的形式发表在国际知名学术期刊《物理评论快报》上，并被Physics网站专题报道。
九章二号144模式干涉仪 图片来源：中国科学技术大学
据介绍，该研究团队所做的研究是将“九章”所执行的高斯玻色采样任务应用于图论问题的研究探索。图论起源于著名的“哥尼斯堡七桥问题”，被广泛用于描述事物之间的关系，例如社交网络、分子结构和计算机科学中的许多问题均可对应到图论问题。而高斯玻色采样与图论问题具有紧密的数学联系，通过将高斯玻色采样设备的每个输出端口映射到图的顶点，将每个探测到的光子映射到子图的顶点，研究人员首次利用“九章”执行的高斯玻色采样来加速随机搜索算法和模拟退火算法对图论问题的求解。
“九章”量子计算原型机与图论问题对应关系原理示意 图片来源：中国科学技术大学
据了解，该实验所使用的“九章”是一台144模式的量子计算原型机，在实验中研究人员使用了超过20万个80光子符合计数样本，而每个样本在世界上最快的超级计算机上使用最优经典算法都需要 700 秒，速率是传统超算的约1.8亿倍。
众所周知，在解决某些计算问题时，量子计算机远胜于经典计算机，实现“量子计算优越性”，可以通过高精度地操纵近百个物理比特，高效求解超级计算机无法在合理时间内解决的特定的高复杂度数学问题。但这只是理论上的，现实中还缺乏实证，此次中国科大研究团队的成果正是首次从实验上确凿地证明了量子计算加速，并挑战了“扩展的丘奇—图灵论题”。
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