近日，中國科學技術大學科研團隊在超導量子和光量子兩種系統的量子計算方面取得重要進展，使我國成為目前世界上唯一在兩種物理體系達到量子計算優越性里程碑的國家。

量子計算被認為可能是下一代信息革命的關鍵技術。大規模量子計算機的物理實現，是世界科技前沿的重大挑戰之一。量子計算機對特定問題的求解超越超級計算機，即量子計算優越性。基于超導比特的隨機線路取樣和基于光子的玻色取樣，均是實驗展示量子計算優越性的兩種重要方案。

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2021-10-27 10:22 上傳

中科大中科院量子信息與量子科技創新研究院潘建偉、朱曉波、彭承志等組成的研究團隊與中科院上海技術物理研究所合作，構建了66比特可編程超導量子計算原型機“祖沖之二號”，實現了對“量子隨機線路取樣”任務的快速求解。這是繼光量子計算原型機“九章”后，我國在超導量子比特體系首次達到“量子計算優越性”里程碑。

根據現有理論，“祖沖之二號”處理的量子隨機線路取樣問題的速度比目前最快的超級計算機快7個數量級，計算復雜度比谷歌公開報道的53比特超導量子計算原型機“懸鈴木”提高了6個數量級。相關論文日前發表在國際權威學術期刊《物理評論快報》和《科學通報》上。

潘建偉、朱曉波、彭承志等長期瞄準超導量子計算領域，于2021年5月構建了當時國際上量子比特數目最多的62比特超導量子計算原型機“祖沖之號”，并實現了可編程的二維量子行走。在此基礎上，團隊采用全新的倒裝焊3D封裝工藝，解決了大規模比特集成的問題，研制成功“祖沖之二號”。

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2021-10-27 10:22 上傳

潘建偉、陸朝陽、劉乃樂等人與中科院上海微系統與信息技術研究所、國家并行計算機工程技術研究中心合作，近期成功構建量子計算原型機 “九章二號”，再次刷新國際上光量子操縱的技術水平。

10月26日，《物理評論快報》發表了該研究成果。著名量子物理學家、加拿大卡爾加里大學教授巴里·桑德斯認為，這是“令人激動的實驗杰作”。

潘建偉團隊一直在光量子信息處理方面處于國際領先水平。2020年，該團隊成功構建76個光子的量子計算原型機“九章”，使中國成為全球第二個實現“量子優越性”的國家。

今年以來，潘建偉團隊進行了一系列概念和技術創新，于近期成功研制113個光子144模式的量子計算原型機“九章二號”。“九章二號” 的算力實現巨大提升，其在高斯玻色取樣問題上的處理速度比全球最快的超級計算機快一千萬倍，比“九章”快100億倍。全球“最快超算”需30萬億年可算出的問題，“九章二號”只需1毫秒即可解決。

據研究團隊成員、中科大教授陸朝陽介紹，相比之前，“九章二號”實現了三大突破：首先，顯著提高了量子光源的產率、品質和收集效率，將光源關鍵指標從63%提升到92%。其次，將多光子量子干涉線路從100維度增加到144維度，操縱的光子數從76個增加到113個。第三，新增了可編程功能。

當然，量子優越性實驗并不是一蹴而就的工作，而是更快的經典算法和不斷提升的量子計算硬件之間的競爭，但最終量子并行性會產生經典計算機無法企及的算力。未來的通用型量子計算機可望在密碼破譯、天氣預報材料設計、藥物分析等領域發揮重大作用。

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2021-10-27 10:22 上傳