怎么缓解上述问题，达到提升量子比特纠缠数的目标，研究团队近期把重点放在了光子的多个自由度的调控方法上。“比如，1个光子过去往往用于编码1个量子比特，10个光量子比特的纠缠就需要10个光子。如让光量子比特纠缠数目提升，就要把光子数再往上提升，但这难度太大了。我们现在就在想，能不能用每个光子编码多个光量子比特。”汪喜林解释，现在通过操纵一个光子的偏振、路径和轨道角动量等多种自由度，让一个光子编码3个光量子比特，这样6个光子就能编码18个光量子比特，实现18个光量子比特的纠缠，同时有效缓解了因光子数增加而可能带来的种种问题。

未来量子计算机可应用于需要大规模计算的科学难题

“量子比特纠缠的数目越大，可实现的量子计算的能力就越强。”团队负责人介绍，他们希望通过未来3年到5年努力，在量子计算方面能实现约50个纠缠量子比特的相干操纵，使其计算能力在某些特定问题的求解上，媲美或超越目前最好的经典超级计算机。

而根据理论预计，量子计算的前景远不止于此。汪喜林说，借助量子计算的并行性带来指数级的加速，将能远远超越现有经典计算机的速度。当量子计算时代到来时，利用GHz时钟频率的量子计算机求解一个亿亿亿变量的线性方程组，将只需要10秒钟。而现在，即便是用世界上最快的超级计算机也至少需要几百年。

“如能纠缠操纵100个粒子，在对某些特定问题的求解方面，量子计算的计算能力可达目前全世界计算能力总和的100万倍。当量子计算机应用之时，现在的气象预报、药物设计等需要大规模计算的科学难题，将有望迎刃而解。”汪喜林举例，比如现在的气象预报，想要预报1个月后的天气可能需要100天的计算时间，但计算上100天之后也就没了预报的意义，但将来应用了量子计算之后，1个月后的预报可能几秒钟的计算时间就可以完成。

（原标题：中科大潘建伟团队首次实现18个光量子比特的纠缠 量子计算时代更近了）

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