中國科大首次實現線性方程組量子算法

　　最近，由中國科學技術大學潘建偉院士領銜的量子光學和量子信息團隊的陸朝陽、劉乃樂研究小組，在國際上首次成功實現了用量子計算機求解線性方程組的實驗。該研究成果發表在6月7日出版的《物理評論快報》上。

　　線性方程組廣泛地應用于幾乎每一個科學和工程領域，包括數值計算、信號處理、經濟學和計算機科學等。比如與我們日常生活緊密相關的氣象預報，就需要建立并求解包含百萬變量的線性方程組，來實現對大氣中各種物理參數（溫度、氣壓、濕度等）的模擬和預測。而高準確度的氣象預報則需要求解具有海量數據的方程組，假使要求解一個億億億變量的方程組，即便是用現在世界上最快的超級計算機也至少需要幾百年。

　　2009年，美國麻省理工學院教授塞斯·羅伊德（Seth Lloyd）等提出了用于求解線性方程組的量子算法，認為借助量子計算的并行性帶來指數級的加速，將能遠遠超越現有經典計算機的速度。根據理論預計，求解一個億億億變量的線性方程組，利用GHz時鐘頻率的量子計算機將只需要10秒鐘的計算時間。

　　潘建偉團隊發展了世界領先的多光子糾纏操控技術，成功運行了求解一個2×2線性方程組的量子線路，首次從原理上證明了這一算法的可行性。審稿人評價“實驗工作新穎而且重要”、“這個算法是量子信息技術最有前途的應用之一”。《物理評論快報》把該論文選為重點推介論文，并且在美國物理學會的Physics網站專門撰文介紹。

在中科院、科技部、教育部和基金委的長期支持下，潘建偉團隊對光學量子計算開展了系統性和戰略性的研究，取得了一系列開創性的成果：2007年在世界上首次用光量子計算機實現大數分解量子肖爾算法、2008年首次實現量子容失編碼、2009年首次量子模擬任意子的分數統計、2010年首次實現可容錯光子邏輯門、2011年首次實現非簇態的單向量子計算、2012年首次實現拓撲量子糾錯、2013年首次實現線性方程組量子算法。上述成果被美國物理學會、英國物理學會、BBC、新科學家雜志等國際媒體廣泛報道，標志著我國在光學量子計算領域保持著國際領先地位。