通信技术 “九章”量子计算优越性遭北大院士质疑潘建伟陆朝阳长文回应 “九章”量子计算优越性遭北

2020 年 12 月 4 日，我国成功达到量子计算研究第一个里程碑量子计算优越性（Quantum Computational Advantage）的新闻刷屏。当天，中国科学技术大学宣布，由潘建伟、陆朝阳领衔的研究团队构建了 76 个光子 100 个模式的量子计算原型机“九章” 。相关研究成果发表于国际学术期刊 Science ，题为 Quantum computational advantage using photons（用光子进行量子计算的优越性）。

文章图片

当时这一消息受到国内外各大媒体的报道，引发网友热议。不过，北京大学教授涂传诒曾先后两次就“九章”发文表示质疑，对此两位“九章”作者潘建伟、陆朝阳做了回复。
目前， “如何看待北大涂传诒院士等人质疑“九章”：不是量子计算机、没有实现“量子霸权”？应该如何正确认识？”这一话题已登上知乎热榜，浏览数超 113 万。

文章图片

【通信技术|“九章”量子计算优越性遭北大院士质疑潘建伟陆朝阳长文回应】中国量子计算原型机“九章”问世
“九章”是 76 个光子的量子计算原型机，由中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等组成的研究团队与中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作构建而成。
中国科学技术大学官方表示：

根据现有理论，这一量子计算系统处理高斯玻色取样的速度比目前最快的超级计算机快一百万亿倍（“九章”一分钟完成的任务，超级计算机需要一亿年）。等效地，其速度比 2019 年谷歌发布的 53 个超导比特量子计算原型机“悬铃木”快一百亿倍。

文章图片

【“九章”光路系统原理图（图源中国科学技术大学官网）】
关于高斯玻色采样，《知识分子》曾做过解释：它是一种复杂的采样计算，其计算难度呈指数增长，很容易超出目前超级计算机的计算能力，适合量子计算机来探索解决。它是 “玻色采样” 的一种，而玻色采样是量子信息领域第一个在数学上被严格证明可用于演示量子计算加速的算法。
也就是说，通过高斯玻色取样， “九章”的量子计算优越性得到了证明。
另外，其量子计算优越性不依赖于样本数量，克服了谷歌“悬铃木”53 比特随机线路取样实验中量子优越性依赖于样本数量的漏洞。“九章”输出量子态空间规模达到了 10 的 30 次方（“悬铃木”输出量子态空间规模是 10 的 16 次方，目前全世界的存储容量是 10 的 22 次方）。
这一成果表明我国量子计算机算力已全球领先，也受到了诸多认可，比如：

Science 审稿人评价：这是一个最先进的实验、一个重大成就。
德国马克斯·普朗克量子光学研究所所长、沃尔夫奖得主、富兰克林奖章得主 Ignacio Cirac 表示：这是量子科技领域的一个重大突破，朝着研制相比经典计算机具有量子优势的量子设备迈出了一大步。
麻省理工学院副教授、美国青年科学家总统奖得主、斯隆奖得主 Dirk Englund 评价：这是一项划时代的成果。
加拿大卡尔加里大学教授、量子科学和技术研究所所长 Barry Sanders 表示：这是一项杰出的工作，改变了当前的格局。

北大教授两次发文质疑
不过，正如很多科研成果一样， “九章”也同样受到了质疑。
公开资料显示，发出质疑声音的涂传诒教授，系空间物理学家、中国科学院院士、第三世界科学院院士，也是北京大学地球与空间科学学院教授、博生生导师。涂传诒教授 1964 年毕业于北京大学地球物理系，主要研究领域包括空间物理学、太阳风湍流、太阳风动力学与日球层物理等。