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全球唯一 中國在兩條技術路線上實現「量子優越性」

「祖沖之二號」量子處理器圖(中國科學技術大學供圖)

(大公文匯網記者 趙臣 合肥報道)記者今日從中國科學技術大學獲悉,該校潘建偉、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,近期成功構建了66比特可編程超導量子計算原型機「祖沖之二號」。這一成果是我國繼光量子計算原型機「九章」後在超導量子比特體系首次達到「量子計算優越性」里程碑,使得我國成為目前唯一同時在兩種物理體系都達到這一里程碑的國家。

據介紹,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,是量子計算發展的第一個里程碑,達到該里程碑需要相干操縱50個以上量子比特。超導量子比特是國際公認的有望實現可擴展量子計算的物理體系之一。潘建偉、朱曉波、彭承志等長期瞄準超導量子計算領域,於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」,並實現了可編程的二維量子行走。

此次研究團隊在「祖沖之號」的基礎上,採用全新的倒裝焊3D封裝工藝,解決了大規模比特集成的問題,研製成功「祖沖之二號」,實現了66個數據比特、110個耦合比特、11路讀取的高密度集成,最大態空間維度達到了1019。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,計算複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(「懸鈴木」處理「量子隨機線路取樣」問題比經典超算快2個數量級)。

據介紹,量子計算優越性的成功演示標誌着量子計算研究進入到發展的第二階段,開始量子糾錯和近期應用的探索。「祖沖之二號」採用二維網格比特排布芯片架構,直接兼容表面碼量子糾錯算法,為量子糾錯並進一步實現通用量子計算奠定了基礎。同時,「祖沖之二號」的並行高保真度量子門操控能力和完全可編程能力,有望在特定領域找到有實用價值的應用,預期應用包括量子機器學習、量子化學、量子近似優化等。

10月25日,國際學術期刊《科學通報》和《物理評論快報》發表了此次成果。

編輯: Ivy

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