我國科學家實現「量子計算優越性」 計算速度指數級增加

央視網消息：近日，中國科學技術大學潘建偉研究團隊與中科院上海微系統所、國家並行計算機工程技術研究中心合作，成功研製出量子計算原型機「九章」，其處理特定問題的速度比目前最快的超級計算機快一百萬億倍。

這一成果使我國成功實現了量子計算研究的第一個裡程碑——量子計算優越性，相關論文今天（4日）在國際學術期刊《科學》發表。

在位於安徽合肥的中科院量子創新研究院，記者看到，這臺最新研製成功的量子計算原型機幾乎佔據了半個實驗室，包含上千個部件。經過二十多年研究攻關，科研團隊通過在量子光源、量子幹涉、單光子探測器等領域的自主創新，成功構建了76個光子100個模式的高斯玻色取樣量子計算原型機「九章」。

「九章」計算速度達超級計算機百億倍

實驗結果顯示，「九章」處理特定問題的速度比目前世界排名第一的超級計算機「富嶽」快一百萬億倍，同時也等效地比谷歌去年發布的53比特量子計算原型機「懸鈴木」快一百億倍，成功實現了量子計算領域的第一個裡程碑——量子計算優越性。

科研團隊介紹，「九章號」量子計算原型機確立了我國在國際量子計算研究中的第一方陣地位，為未來實現規模化量子模擬機奠定了技術基礎。隨著計算能力的進一步提升，量子計算機將有望在密碼破譯、材料設計、藥物分析等具有實用價值的領域發揮重要作用。

擁有並行計算能力 計算速度指數級增加

量子科技是國際最為關注的前沿熱點之一。如果將傳統計算機的速度比作「自行車」，量子計算機的速度則是「飛機」。那麼，量子計算為何具有如此強大的計算能力？「量子計算優越性」究竟是什麼呢？

量子就是質量、能量等各種物理量的最小單元，而且它也要以某種粒子狀態存在。如果說到能量，比如光，一個光子就是一個量子。

中國科學技術大學教授 陸朝陽：量子計算機它是利用量子力學的原理，量子力學它可以允許一個物體同時處於多種狀態，那麼比如說0和1同時存在，原理上叫做「並行計算」，很多任務可以一起完成。因此它就有了超越經典計算機的計算能力。

正是因為具有超快的並行計算能力，量子計算可望通過特定算法實現指數級別的加速。對於量子計算機的研究，科學界公認有三個指標性的發展階段。

中國科學院院士 中國科學技術大學教授 潘建偉：在量子計算裡面，第一個裡程碑性的目標就是要來展示量子計算的優越性。我們在高斯波色採樣實驗當中構建了一個量子計算的原型機，可以比目前最快的超算能夠快10的14次方倍，就相當於我這裡算一分鐘的東西，用「富嶽號」拿來算的話，要算一億年才能算完，這就叫做量子優越性。就是我總算可以演示某個功能比傳統的超級計算機算得好了，這樣的話我們就可以進一步地去尋找各種各樣的應用。

潘建偉介紹，將實現量子計算優越性的這臺量子原型機命名為「九章」，是為了紀念中國古代最早的數學專著《九章算術》。在「九章」量子原型機的基礎上，研究團隊將通過提高量子比特的操縱精度等一系列技術攻關，力爭儘早研製出可編程的通用量子計算原型機。

中國科學院院士 中國科學技術大學教授 潘建偉：希望能夠通過15年到20年的努力，能夠研製出通用的量子計算機，這樣的話它就可以來解決很多非常廣泛的問題的，比如包括密碼分析、氣象預報、藥物設計，然後來探索物理學或者化學生物學裡面的一些複雜的問題。