中國成功研製新量子計算原型機 比超算快億億億倍

如果說2020年我國研製的量子計算機“九章”使中國成為全球第二個實現“量子優越性”的國家。那麼，近日中國科學技術大學團隊在此基礎上研製的量子計算原型機“九章二號”，又在研製量子計算機之路前進了一大步。

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記者從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉、陸朝陽、劉乃樂等人與中科院上海微系統與資訊科技研究所、國家平行計算機工程技術研究中心合作，近期成功構建113個光子144模式的量子計算原型機“九章二號”，求解高斯玻色取樣數學問題比目前全球最快的超級計算機快10的24次方倍(億億億倍)，在研製量子計算機之路上邁出重要一步。

1981年，諾貝爾獎獲得者理查德·費曼提出了量子計算機構想，如何把“構想”變成現實一直是科學家們的夢想。目前，量子計算已被認為可能是下一代資訊革命的關鍵技術，可透過特定演演算法產生超越傳統計算機的算力，解決重大經濟社會問題。因此，研製量子計算機成為世界科技前沿重大挑戰。

2020年，潘建偉團隊成功構建76個光子的量子計算原型機“九章”，處理高斯玻色取樣問題的速度只需要200秒，比超級計算機快一百萬億倍，使中國成為全球第二個實現“量子優越性”(也稱量子霸權)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，於近期成功研製出“九章二號”。“我們主要有三大突破，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，新增了可程式設計功能。”研究團隊成員、中科大教授陸朝陽說。

實驗結果顯示，“九章二號”的算力實現巨大提升。根據目前已發表的最優經典演演算法，“九章二號”求解高斯玻色取樣問題的處理速度，比全球最快的超級計算機快億億億倍，比“九章”快100億倍。“九章二號”1毫秒可算出的問題，全球“最快超算”需30萬億年。

“目前的‘九章二號’還只是‘單項冠軍’，但其超強算力，在圖論、量子化學等領域具有潛在應用價值。”陸朝陽說。“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作用。”

10月25日，國際權威學術期刊《物理評論快報》發表了該研究成果。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“令人激動的實驗傑作”。