玻色取样量子计算逼近“量子霸权”，这是量子计算领域的又一个里程碑。记者12月26日从中国科学技术大学获悉，该校潘建伟院士等人与德国、荷兰科学家合作，在国际上首次实现20光子输入60×60模式干涉线路的玻色取样量子计算，输出复杂度相当于48个量子比特的希尔伯特态空间，其维数高达370万亿。这项成果在光子数、模式数、计算复杂度、态空间四个关键指标上均大幅超越之前的世界纪录，其中态空间维数比国际同行之前的光量子计算实验高百亿倍。
量子计算机在原理上具有超快的并行计算能力，在一些具有重大社会和经济价值的问题方面相比经典计算机实现指数级别的加速。当前，研制量子计算机已成为前沿科学的最大挑战之一，成为世界各国角逐的焦点。其中，量子计算研究的第一个阶段性目标是实现“量子霸权”（量子计算优越性），即研制出量子计算原型机在特定任务求解方面超越经典超级计算机。利用超导量子比特实现随机线路取样和利用光子实现玻色取样，是目前国际学术界公认的演示量子计算优越性的两大途径。
中国科大潘建伟、陆朝阳研究组长期致力于可扩展单光子源和玻色取样量子计算的研究，2017年研制出世界首台超越早期经典计算机的光量子计算原型机，其玻色取样速度比国际同行类似的实验加快至少2.4万倍。近期，他们利用自主发展的国际最高效率和最高品质单光子源、最大规模和最高透过率的多通道光学干涉仪，并通过与中科院上海微系统与信息技术研究所尤立星在超导纳米线高效率单光子探测器方面的合作，成功实现20光子输入60×60模式（60个输入口，60层的线路深度，包括396个分束器和108个反射镜）干涉线路的玻色取样实验。与国际同行类似工作相比，该实验成功操纵的单光子数增加5倍，模式数增加5倍，取样速率提高6万倍，输出态空间维数提高百亿倍，首次将玻色取样推进到一个全新区域，朝着实现“量子霸权”目标迈出关键一步。
国际权威学术期刊《物理评论快报》日前以“编辑推荐”的形式发表了该成果。审稿人认为，这项研究突破是“一个巨大的飞跃”，“是通往实现‘量子霸权’的‘弹簧跳板’”。美国物理学会《物理学》网站评价认为，这个实验已经接近超越经典计算机。（记者 桂运安）
