日前，九三學(xué)社中央委員、中國(guó)科技大學(xué)教授潘建偉小組與英國(guó)牛津大學(xué)的研究人員合作，在國(guó)際上首次利用光量子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了Shor量子分解算法。其研究成果發(fā)表在近日出版的美國(guó)權(quán)威物理學(xué)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上，標(biāo)志著我國(guó)光學(xué)量子計(jì)算研究達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。

量子分解算法是1995年美國(guó)科學(xué)家Peter Shor提出的，是迄今量子計(jì)算領(lǐng)域最著名的算法。它利用量子計(jì)算的并行性，可以快速分解出大數(shù)的質(zhì)因子，將使量子計(jì)算機(jī)很容易破解目前廣泛使用的密碼如RSA公鑰加密系統(tǒng)，嚴(yán)重威脅到銀行、網(wǎng)絡(luò)和電子商務(wù)等的信息安全以及國(guó)家安全。因此，Shor算法的提出迅速引起了世界各國(guó)對(duì)量子計(jì)算研究的高度關(guān)注。 然而，Shor算法在量子計(jì)算機(jī)上的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)一直是國(guó)際公認(rèn)的難題。2001年，美國(guó)IBM公司和斯坦福大學(xué)合作，利用核磁共振技術(shù)演示了分解15的實(shí)驗(yàn)。但是由于核磁共振的固有缺陷，他們的實(shí)驗(yàn)不能顯示該算法的量子屬性，也無(wú)法擴(kuò)展到更多比特，限制了進(jìn)一步的應(yīng)用。 為實(shí)現(xiàn)真正具有量子特性的Shor算法，潘建偉小組選擇光子比特這樣一種抗退相干能力強(qiáng)、單比特操縱精確的物理體系，系統(tǒng)地發(fā)展了一套國(guó)際領(lǐng)先的多光子相干操縱和糾纏態(tài)制備的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。經(jīng)過(guò)艱苦的方案設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)摸索，潘建偉等人與牛津大學(xué)研究人員合作，在國(guó)際上首次用光子比特、也是首次用真正的純態(tài)量子系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)演示了關(guān)鍵性的Shor算法，實(shí)現(xiàn)了“15=3×5”這一質(zhì)因子分解，并且確認(rèn)了量子計(jì)算中多體純糾纏的存在，驗(yàn)證了量子加速的根本原因。潘建偉認(rèn)為，盡管現(xiàn)在的量子計(jì)算機(jī)還顯得非常粗糙幼稚，就像一個(gè)蹣跚學(xué)步的嬰兒。然而一旦發(fā)展成熟，它的計(jì)算能力將超越所有的經(jīng)典計(jì)算機(jī)。

該成果得到了國(guó)際學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注和認(rèn)可。美國(guó)物理學(xué)會(huì)以《量子計(jì)算的重大突破》為題發(fā)布新聞，稱贊“這一富有創(chuàng)造性的工作將有助于進(jìn)一步應(yīng)用于物理化學(xué)建模和超快搜索”。英國(guó)科技新聞雜志《新科學(xué)家》以《量子計(jì)算威脅我們的機(jī)密數(shù)據(jù)》為題，對(duì)這項(xiàng)成果作了長(zhǎng)篇報(bào)道，稱“出現(xiàn)能運(yùn)行Shor算法的量子計(jì)算機(jī)具有極為深遠(yuǎn)的意義：這意味著未來(lái)量子計(jì)算將能夠輕松地破解我們的銀行賬號(hào)以及商業(yè)和電子商務(wù)數(shù)據(jù)使用的密碼”。