先进量子计算机首次向公众开放

一台用光脉冲编码信息的量子计算机在36微秒内解决了一项即便最好的超级计算机也至少要9000年才能完成的任务。如今，研究人员将这台机器接入了互联网，以供他人使用。这是如此强大的量子计算机首次向公众开放。

依靠量子力学的奇异特性，量子计算机理论上能够比传统计算机更快地执行某些计算。该领域的一个长期目标，即量子优势或量子霸权，已经证明量子计算机可以战胜常规机器。2019年，谷歌首次使用Sycamore处理器实现了这一目标，该处理器可以解决一个涉及随机数采样的问题，而传统机器基本无法解决这一问题。

现在，加拿大多伦多量子计算初创公司Xanadu的Jonathan Lavoie和同事使用他们最新的可编程光量子计算机Borealis，通过一系列的光纤环解决了玻色子采样难题，展示了量子计算的优越性。这一重要成果近日发表于《自然》。

玻色子采样对于普通计算机来说是一项艰巨的任务，因为随着光子数量的增加，计算的复杂性也急剧增加。Borealis则通过直接测量多达216个纠缠光子的行为计算出答案。

除了证明量子优势已经实现外，解决这个问题并不是特别有用，但它是一个重要测试。“通过使用Borealis演示这些结果，我们已经验证了未来量子计算机所需的关键技术。”Lavoie说。

伦敦帝国理工学院的Peter Knight评价说，Borealis是一个强大的系统，能够用更多的光子进行计算，并且还拥有一个简化的架构。

Borealis使用光纤环来延迟某些光子相对于其他光子的通过，从而在时间上而不是空间上分离它们。

这种精简设计的好处是可以使电脑更容易被控制，以便它可以被远程重新编程，从而让人们根据自己的设置来运行它。“Borealis是第一台具有量子计算优势的机器，任何人只要连接互联网都可以公开使用。”Lavoie说。

“测试玻色子采样的变化仅仅只是开始，之后还会将Borealis应用于不同领域。”Knight表示，到目前为止，还没有人能够证明量子优势能用于“有用”的计算任务——谷歌首先解决的随机抽样难题基本上除了证明量子优势之外没有其他应用。

Lavoie和同事现在正致力于把他们去年发布的一份蓝图变成一个基于集成芯片的可扩展、可容错的光子处理器，这将进一步提高量子计算机的性能。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-022-04725-x