Q8:“九章”的研发难点在于什么?
袁岚峰:光波、水波等想要产生稳定的干涉条纹,有一个重要条件就是两束波的相位差恒定。量子的干涉也类似,如果每一路的光相位总是抖动,彼此之间相位差就会不稳定,也就观测不到稳定的采样结果。
在这次实验中,每路单模压缩光进入干涉网络之前,要各自经过2米自由空间和20米光纤,所谓保持相位锁定,也就是保证这个路径的光程恒定。科学家们采取“缺啥补啥”的策略,让同源的若干路激光分别走压缩态光所走的路程,并与一个标准参考激光进行比较(通过干涉的方法),实时监测每一路与标准参考光的相位差,并进行相应的调整。在精密微妙的操控下,2米自由空间+20米光纤光程抖动保持在25纳米之内,这相当于100公里的距离误差小于一根头发丝。
在最终的采样结果里,该团队成功构建了76个光子100个模式的高斯玻色采样量子计算原型机。
100模式相位稳定干涉仪:光量子干涉装置集成在20cm*20cm的超低膨胀稳定衬底玻璃上,用于实现50路单模压缩态间的两两干涉,并高精度地锁定任意两路光束间的相位。图/中国科学技术大学官网
Q9:量子计算机离成熟、大规模使用还有多远?未来可能在哪些方面给人们的生活带来颠覆性改变?
袁岚峰:对于量子计算机的研究,同行公认有三个指标性的发展阶段。第一个阶段是发展具备50-100个量子比特的高精度专用量子计算机,对于一些超级计算机无法解决的高复杂度特定问题实现高效求解,实现计算科学中“量子计算优越性”的里程碑。
此次“九章”的研制成功,就是第一个阶段的胜利。在这之后,科学家还会致力于研制可相干操纵数百个量子比特的量子模拟机,用于解决若干超级计算机无法胜任的具有重大实用价值的问题(如量子化学、新材料设计、优化算法等)。最后,大幅度提高可操纵的量子比特的数目(百万量级)和精度(容错阈值>99.9%),研制可编程的通用量子计算原型机。
我们重视量子计算,是因为它的潜力,而不是它的现状。它确实有革命性的潜力,只是还需要艰苦的努力,绝不是一蹴而就的。
新京报记者张璐
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