关于采样问题的量子优越性综述

利用量子态的叠加性和纠缠,量子计算为显著地加速经典算法,例如大数分解、求解线性方程组、量子多体系统模拟等问题,提供了可能.随着量子计算机硬件的快速发展,探索量子计算超越经典计算极限方向的研究受到了越来越多的重视.针对一类特定的问题,现有的量子设备已经展现出超越经典计算机的能力.但由于一些量子算法(诸如大数分解等问题)需要依赖于一个通用的大规模的容错的量子计算机,考虑到现阶段的量子设备的量子比特数十分有限,且容易与环境发生退相干,近期的研究主要集中在探索基于含噪声的中等规模量子设备以及浅层量子线路的量子优越性.一些采样问题被作为演示量子优越性的候选项提出.本文介绍和总结了几个可以在现阶段的量子设备上实现的量子优越性问题,并就其中两个备受关注的量子优越性问题—随机量子线路模拟和玻色采样及其衍生的采样问题的理论和实验进展、经典模拟算法等展开讨论.随着上述两类量子优越性问题在超导和光学量子平台的实现,我们预期当前和近期的量子设备将解决更多问题,从而实现更一般的量子优势.

集成光量子计算的研究进展

基于量子力学的叠加和纠缠等性质,量子计算具备超越经典计算机的强大计算能力.光子作为一种高效信息载体,具有传输速度快、操控性高及相干时间长的优点,是实现量子计算的一个理想物理平台.集成光量子技术,使得我们在微型结构上便能够稳定地实现光量子态的产生、处理和探测.近年来,随着新兴的集成光量子技术的快速发展,集成光量子计算的实验复杂度和规模在不断提高,并成功模拟和解决了复杂的物理和计算问题.为此,本综述总结了近年来集成光量子计算的技术进展,包括各类集成光量子实验平台,并讨论了基于集成光量子平台实现的量子行走实验范例.最后,我们亦简述了基于光量子行走而实现的量子算法和量子模拟的方案.

当前学界对待量子计算机的态度分析

本文在介绍量子计算机研究背景的基础上,阐述了学界围绕量子计算机是革命还是炒作呈现出积极的乐观派与理性的谨慎派两种不同的态度,并深入探讨了双方围绕量子计算机的激烈争论,主要集中于3个方面:模拟实验设备是不是量子计算机?量子计算能否完全取代经典计算?量子计算机何时能实现?指出面对量子计算机,学界应该更加理性对待,谨慎避免炒作。