「九章」比「懸鈴木」等效速度快100億倍 我科學家確立「量子計算優越性」裡程碑

2020-12-04 光明網

光明日報合肥12月4日電（記者常河、丁一鳴）中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽等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，構建了76個光子的量子計算原型機「九章」，實現了具有實用前景的「高斯玻色取樣」任務的快速求解。根據現有理論，該量子計算系統處理高斯玻色取樣的速度比目前最快的超級計算機「富嶽」快100萬億倍，等效速度比去年穀歌發布的53個超導比特量子計算原型機「懸鈴木」快100億倍。相關成果12月4日在線發表於《科學》雜誌。「一個最先進的實驗」「一個重大成就」，《科學》審稿人如此評價。

量子計算機在原理上具有超快的並行計算能力，相比經典計算機，可望通過特定算法在密碼破譯、大數據優化、材料設計、藥物分析等具有重大社會和經濟價值的問題方面實現指數級別的加速。

潘建偉團隊一直在光量子信息處理方面處於國際領先水平。2017年，該團隊構建了世界首臺光量子計算原型機。2019年，團隊實現了20光子輸入60模式幹涉線路的玻色取樣，逼近了「量子計算優越性」。

近期，該團隊通過自主研製同時具備高效率、高全同性、極高亮度和大規模擴展能力的量子光源，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」，輸出量子態空間規模達到1030，實現「高斯玻色取樣」任務的快速求解。

「命名為『九章』是為了向中國古代最早的數學專著《九章算術》致敬。」潘建偉表示，「九章」所實現的量子計算優越性不依賴於樣本數量，克服了「懸鈴木」隨機線路取樣實驗中量子優越性依賴於樣本數量的漏洞。

實現計算科學中「量子計算優越性」、研製可相干操縱數百個量子比特的量子模擬機、研製可編程的通用量子計算原型機，被認為是量子計算研究的3個裡程碑。

「這一成果意味著我國成功達到量子計算研究的第一個裡程碑——量子計算優越性，牢固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。」潘建偉表示，「我國迅速而有效地控制住新冠肺炎疫情，為我們實現『量子計算優越性』裡程碑奠定了外部環境基礎，否則，這一成果的取得可能會大大延後。」

《光明日報》（ 2020年12月04日01版）

來源： 光明網-《光明日報》

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