“九章三号”发布实现费曼梦想量子计算机更近一步
10月11日，中国科学技术大学发布消息称，该校潘建伟、陆朝阳等组成的研究团队与中国科学院上海微系统与信息技术研究所、国家并行计算机工程技术研究中心合作，成功构建了255个光子的量子计算原型机“九章三号”，再度刷新了光量子信息的技术水平和量子计算优越性的世界纪录。国际学术期刊《物理评论快报》当天发表了这一成果。这也意味着我国在研制量子计算机的道路上又迈出重要一步。中国科学技术大学陆朝阳教授向第一财经记者表示，“九章三号”的成功构建主要有四方面的意义：首先是使得40年前费曼等人的梦想成为现实；第二是在九章发展过程中，发展出可扩展的量子调控技术，为具备容错能力的通用量子计算机的研制提供技术基础；第三是在激烈的国际竞争角逐中，“九章三号”的实现进一步巩固了我国在光量子计算领域的国际领先地位；最后是打开了在图论等实际问题方面的应用。据悉，“九章三号”求解高斯玻色取样数学问题的速度，比目前全球最快的超级计算机快一亿亿倍。量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。1981年，诺贝尔奖获得者理查德·费曼提出量子计算机构想。“量子计算机在原理上具有超快的并行计算能力，可望通过特定算法在密码破译、大数据优化、天气预报、材料设计、药物分析等领域，提供比传统计算机更强的算力支持。”潘建伟表示。“九章”取名于中国古代数学名著《九章算术》。“九章三号”是在前两代“九章”的基础上的又一次技术跃迁。2020年，潘建伟团队构建76个光子的量子计算原型机“九章”，使中国成为继谷歌“悬铃木”之后全球第二个实现量子优越性的国家。2021年，潘建伟团队成功研制113个光子的“九章二号”和66比特的“祖冲之二号”量子计算原型机，从而使中国成为在光学和超导两条技术路线上都实现量子优越性的国家。“九章三号”首次实现了对255个光子的操纵能力，极大提升了计算的复杂度。据业界公开的最优算法，“九章三号”处理高斯玻色取样的速度比“九章二号”提升一百万倍。“九章三号”1微秒可算出的最复杂样本，当前全球最快的超级计算机约需200亿年才能完成。业内认为，“九章”的出色表现，牢固确立了我国在国际量子计算研究中的第一方阵地位，为未来实现可解决具有重大实用价值问题的规模化量子模拟机奠定了技术基础。不过，要研制成功量子计算机还有很长的路要走。量子计算和经典计算的竞争是一个长期的动态过程，虽然人们操纵量子比特的数量和精准度在不断提升，但是经典计算的算法和硬件也在不断优化，超算工程的潜力更是不可小觑。潘建伟曾表示，量子信息各研究领域都存在一些最需要突破的关键点，“十四五”期间的重点任务是构建完整的天地一体广域量子通信网络技术体系，并力争造出真正“有用”的专用量子模拟机，即相干操纵数百个量子比特，为实现通用量子计算机奠定基础。
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