中國成為唯一在兩條技術(shù)路線上達到這一里程碑的國家
“祖沖之二號”量子處理器。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)供圖
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、朱曉波、彭承志等組成的研究團隊與中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所合作，構(gòu)建了66比特可編程超導(dǎo)量子計算原型機“祖沖之二號”，實現(xiàn)了對“量子隨機線路取樣”任務(wù)的快速求解，求解速度比全球最快的超級計算機快1000萬倍以上，計算復(fù)雜度比谷歌公開報道的53比特超導(dǎo)量子計算原型機“懸鈴木”提高了6個數(shù)量級。這使得中國成為目前唯一在光量子和超導(dǎo)量子比特體系兩條技術(shù)路線上達到“量子優(yōu)越性”里程碑的國家。相關(guān)成果日前發(fā)表于《物理評論快報》和《科學(xué)通報》。
量子計算優(yōu)越性是量子計算發(fā)展的第一個里程碑，是指量子計算機對特定問題的求解超越超級計算機。達到該里程碑需要相干操縱50個以上量子比特，超導(dǎo)量子比特是國際公認的有望實現(xiàn)可擴展量子計算的物理體系之一。
潘建偉、朱曉波、彭承志等長期瞄準(zhǔn)超導(dǎo)量子計算領(lǐng)域，于今年5月構(gòu)建了當(dāng)時國際上量子比特數(shù)目最多的62比特超導(dǎo)量子計算原型機“祖沖之號”，并實現(xiàn)了可編程的二維量子行走。
近期，團隊在“祖沖之號”的基礎(chǔ)上，采用全新的倒裝焊3D封裝工藝，解決了大規(guī)模比特集成的問題，研制成功“祖沖之二號”，實現(xiàn)了66個數(shù)據(jù)比特、110個耦合比特、11路讀取的高密度集成。“祖沖之二號”采用可調(diào)耦合架構(gòu)，實現(xiàn)了比特間耦合強度的快速、精確可調(diào)，顯著提高了并行量子門操作的保真度。通過量子編程的方式，研究人員實現(xiàn)了對量子隨機線路取樣，演示了“祖沖之二號”可用于執(zhí)行任意量子算法的編程能力。根據(jù)目前已公開的最優(yōu)化經(jīng)典算法，“祖沖之二號”處理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1000萬倍以上。
2019年和2020年，美國和中國相繼推出量子計算原型機“懸鈴木”和“九章”，實現(xiàn)了“量子優(yōu)越性”，其中“九章”使用的是光量子技術(shù)路線。“祖沖之二號”的成功使中國成為唯一在兩條技術(shù)路線上實現(xiàn)“量子優(yōu)越性”的國家。（桂運安）
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