量子巅峰体验
光量子发展历程
什么是量子优越性？
量子计算优越性（Quantum Advantage），也称为量子霸权（Quantum Supremacy），是指量子计算机在特定任务上，能在经典计算机实际可接受的时间与资源内无法完成的规模上给出答案。它由物理学家约翰·普雷斯基尔于 2012 年系统地阐述，是量子计算走向应用叙事的重要里程碑。
By ‘quantum supremacy’, we refer to the potential ability of quantum computing devices to perform tasks that classical computers cannot, not because the tasks are classically impossible, but because the cost would be astronomically high.
所谓“量子霸权”，我们指的是量子计算设备具有完成经典计算机无法完成任务的潜在能力；并非因为这些任务在经典意义上不可行，而是因为其代价将高到天文数字。
引自《Quantum Computing and the Entanglement Frontier》
发布会议：Proceedings of the 25th Solvay Conference on Physics
https://arxiv.org/abs/1203.5813
探索光量子技术路线优越性
什么是高斯玻色取样？
玻色采样（Boson Sampling，BS），及其变种高斯玻色采样（Gaussian Boson Sampling，GBS）是基于线性光学实现量子计算优越性的高效模型，同时也与多种实际应用模型及通用量子计算密切相关。其基本思想是利用单光子（single photon，SP）或压缩光产生的高斯单光子：（Gaussian single photon，GSP），输入到复杂的线性光学干涉网络中，通过测量输出光子的分布，得到一种经典计算机难以高效模拟的采样结果。由于该分布由计算复杂度极高的 Hafnian 函数决定，经典算法难以在合理时间内完成计算，而光量子系统可以自然演化并直接给出采样结果，从而通过计算效率的显著差异展示量子计算的潜在优势。
GBS 光路
左上方激光系统产生高峰值功率飞秒脉冲；左方光源通过参量下转换过程产生单模压缩态输入到右方光量子干涉网络；最后利用高效率超导单光子探测器对干涉仪输出光量子态进行探测。
「量子计算优越性」突破口：光量子
光量子计算以光子作为信息载体，在特定架构下更易在常温或近常温环境中迭代实验；与成熟光通信与光纤互联自然衔接；结合高品质光源、线性光学网络与探测，可在采样与干涉类任务上形成可重复、可论证的优越性实验。
卓越的退耦能力与相干性
光子几乎不受外部电磁干扰的影响，其量子态能保持更长时间的稳定。只要不被介质吸收或散射，光子就不会遭受环境引起的退相干。
室温运行
这或许是光量子技术路线最具决定性的工程优势。量子干涉和逻辑门均可在室温下实现，这极大降低了处理器基础设施的复杂度和能耗成本。
原生量子组网（互联）能力
要实现量子计算机的规模化扩展，我们最终需要构建「量子互联网」来连接各类量子处理器。光子是量子通信的天然载体，光量子计算机可直接接入现有光纤网络，使分布式量子计算成为该架构的自然延伸，而非一个独立的工程难题。
基于测量的量子计算（MBQC）
与超导、离子阱等系统采用的传统「基于门」计算模型不同，光量子计算普遍采用单向量子计算机模型。计算通过依次测量单个光子来完成，这使得模块化、可扩展的架构成为可能；其技术难点在于量子态的制备，而非在长时计算过程中维持量子比特间相互作用的精确控制。
科技引领未来，量子改变世界
