“九章”問鼎全球最快計算機

我國達到“量子計算優越性”里程碑

　　本報訊?國際學術期刊《科學》12月4日凌晨在線發表我國科學家量子計算研究進展，76個光子的原型機“九章”問鼎全球最快計算機，這使得我國成功達到“量子計算優越性”里程碑。

　　中國科學技術大學教授潘建偉、陸朝陽等組成的研究團隊與中科院上海微系統所、國家并行計算機工程技術研究中心合作，構建了76個光子的量子計算原型機“九章”，實現了具有使用前景的“高斯玻色取樣”任務的快速求解。該量子計算系統處理“高斯玻色取樣”的速度比目前最快的超級計算機日本“富岳”快一百萬億倍，等效地比去年美國谷歌公司發布的53個超導比特量子計算原型機“懸鈴木”快一百億倍，并且它的量子計算優越性不依賴于樣本數量，克服了谷歌53比特隨機線路取樣實驗中量子優越性依賴于樣本數量的漏洞。

　　量子計算機具有超快并行計算能力，相比于經典計算機，量子計算機通過特定算法在一些具有重大問題方面實現指數級別的加速。當前，研制量子計算機成為世界科技前沿的最大挑戰之一，是國家間角逐的焦點。潘建偉團隊在光量子信息處理方面處于國際領先水平，2017年構建了世界首臺超越早期經典計算機的光量子計算原型機，2019年研制了確定性偏振、高純度、高全同性和高效率的國際最高性能單光子源，實現了20光子輸入60量子比特的希爾伯特態空間，逼近“量子計算優越性”。

　　潘建偉團隊近期自主研制出具備高效率、高全同性、極高亮度和大規模擴展能力的量子光源，滿足相位穩定、全連通隨機矩陣、波包重合度優于99.5%、通過率優于98%的100模式干涉線路，相對光程10的-9次方以內的鎖相精度，高效率100通道超導納米線單光子探測器，成功構建了76個光子100個模式的高斯玻色取樣量子計算原型機“九章”，輸出量子態空間規模達到10的30次方。這一成果牢固確立了我國在國際量子計算研究中的第一方陣地位，為未來實現可解決具有重大實用價值問題的規模化量子模擬機奠定技術基礎。基于“九章”的高斯玻色取樣算法還在圖論、機器學習、量子化學等領域具有潛在應用，成為后續發展的重要方向。