基于光量子电路 潘建伟团队再取得重要突破

作为通常的结构设计，如线图、平面图和树形图，找到它们所有的独立集合是一个多项式复杂问题，可以用经典算法解决；然而，对于一般的图来说，找到它们所有的最大IS已经被证明是一个NP-完全(NP-complete)问题。

尽管如此，启发式算法可以用来寻找一个近似的最大IS。此时，绝热量子计算提供了一个解决IS等问题的自然方法，并且由于其潜在的比经典算法更快，引起了人们的强烈兴趣。在绝热量子计算中，一个量子系统首先被准备在一个简单的初始ℋ0的基态中，然后慢慢转化为一个复杂的目标哈密顿ℋtarget。量子绝热定理保证，如果哈密顿的变化足够慢，系统将最终达到ℋtarget的基态。

然而，时间相关的多体哈密顿基态和第一激发态之间的最小能隙Δmin一般会随着系统大小呈指数级下降，这意味着绝热过程所需的运行时间T会呈指数级增加。因此，尽管ℋ0和ℋtarget之间绝热演化的基本概念是简单而普遍的，但选择一个合适的初始哈密顿式ℋ0和一个容易实现的演化路径，创设来解决特定的组合设计优化实施例的问题在大规模物理上开发人员可能是从未有过的一项具有挑战性的任务。

实验的物理实现。两个脉冲紫外(UV)激光器（390nm波长、140-fs脉冲持续时间、76-MHz重复率、300-mW泵浦功率）通过beamlike type-ii@ SPDC过程，同时通过两个BBO晶体产生两个相关的光子对1\AMP 2和3\AMP 4。然后，这四个光子被注入一个浅层电路，该电路由十个单比特旋转门、三个C-Phase门和四个DGA组成。八个检测模块被放置在浅层电路的输出端口。最后，光子被16个光纤耦合单光子探测器（量子效率>60%）检测到，所有256个八重巧合事件被一个基于FPGA的巧合计数系统登记。

未来，对基于NAAM的算法的潜在量子加速的探索与不断进步的大规模量子模拟器可以带来近期的实际应用，例如，里德堡原子阵列中MIS问题的量子优化、超导处理器中图问题的量子近似优化，以及用qudit系统对非阿贝尔规模型理论的量子模拟等。这些研究成果对解决复杂的物理问题具有重要意义，并为实现高性能计算奠定了基础。

（编辑：银川站长网）

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