合肥传出重磅消息！我国“双赛道”实现“量子计算优越性”！

近日，中国科学技术大学科研团队在超导量子和光量子两种系统的量子计算方面取得重要进展，使我国成为目前世界上唯一在两种物理体系达到量子计算优越性里程碑的国家。

背景：

量子计算被认为可能是下一代信息革命的关键技术。大规模量子计算机的物理实现，是世界科技前沿的重大挑战之一。量子计算机对特定问题的求解超越超级计算机，即量子计算优越性。基于超导比特的随机线路取样和基于光子的玻色取样，均是实验展示量子计算优越性的两种重要方案。

“祖冲之二号”：

在超导体系达到“量子计算优越性”

“祖冲之二号”量子处理器图（来源：中国科学技术大学）

中科大中科院量子信息与量子科技创新研究院潘建伟、朱晓波、彭承志等组成的研究团队与中科院上海技术物理研究所合作，构建了66比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之二号”，实现了对“量子随机线路取样”任务的快速求解。这是继光量子计算原型机“九章”后，我国在超导量子比特体系首次达到“量子计算优越性”里程碑。

根据现有理论，“祖冲之二号”处理的量子随机线路取样问题的速度比目前最快的超级计算机快7个数量级，计算复杂度比谷歌公开报道的53比特超导量子计算原型机“悬铃木”提高了6个数量级。相关论文日前发表在国际权威学术期刊《物理评论快报》和《科学通报》上。

潘建伟、朱晓波、彭承志等长期瞄准超导量子计算领域，于2021年5月构建了当时国际上量子比特数目最多的62比特超导量子计算原型机“祖冲之号”，并实现了可编程的二维量子行走。在此基础上，团队采用全新的倒装焊3D封装工艺，解决了大规模比特集成的问题，研制成功“祖冲之二号”。

“九章二号”：

比全球最快的超级计算机快亿亿亿倍

“九章二号”整体装置图（来源：中国科学技术大学）

潘建伟、陆朝阳、刘乃乐等人与中科院上海微系统与信息技术研究所、国家并行计算机工程技术研究中心合作，近期成功构建量子计算原型机 “九章二号”，再次刷新国际上光量子操纵的技术水平。

10月26日，《物理评论快报》发表了该研究成果。著名量子物理学家、加拿大卡尔加里大学教授巴里·桑德斯认为，这是“令人激动的实验杰作”。

潘建伟团队一直在光量子信息处理方面处于国际领先水平。2020年，该团队成功构建76个光子的量子计算原型机“九章”，使中国成为全球第二个实现“量子优越性”的国家。 

今年以来，潘建伟团队进行了一系列概念和技术创新，于近期成功研制113个光子144模式的量子计算原型机“九章二号”。“九章二号” 的算力实现巨大提升，其在高斯玻色取样问题上的处理速度比全球最快的超级计算机快一千万倍，比“九章”快100亿倍。全球“最快超算”需30万亿年可算出的问题，“九章二号”只需1毫秒即可解决。

据研究团队成员、中科大教授陆朝阳介绍，相比之前，“九章二号”实现了三大突破：首先，显著提高了量子光源的产率、品质和收集效率，将光源关键指标从63%提升到92%。其次，将多光子量子干涉线路从100维度增加到144维度，操纵的光子数从76个增加到113个。第三，新增了可编程功能。当然，量子优越性实验并不是一蹴而就的工作，而是更快的经典算法和不断提升的量子计算硬件之间的竞争，但最终量子并行性会产生经典计算机无法企及的算力。未来的通用型量子计算机可望在密码破译、天气预报材料设计、药物分析等领域发挥重大作用。

（来源：中国科学技术大学、安徽日报）

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