中國量子計算原型機九章問世

12月4日消息，今日凌晨，中國科學技術大學宣布，中國科學技術大學潘建偉、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 100 個模式的量子計算原型機 “九章”，實現了具有實用前景的 “高斯玻色取樣”任務的快速求解。

據悉，根據現有理論，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快一百萬億倍（“九章”一分鐘完成的任務，超級計算機需要一億年）。等效地，其速度比去年谷歌發布的 53 個超導比特量子計算原型機“懸鈴木”快一百億倍。

中國科學技術大學表示，這一成果使得我國成功達到了量子計算研究的第一個里程碑：量子計算優越性（國外也稱之為 “量子霸權”）。相關論文于 12 月 4 日在線發表在國際學術期刊《科學》。

▲ “九章”量子計算原型機光路系統原理圖 | 圖源：中國科學技術大學

據介紹，近期，潘建偉團隊通過自主研制同時具備高效率、高全同性、極高亮度和大規模擴展能力的量子光源，同時滿足相位穩定、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 10-9 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”。

根據目前最優的經典算法，“九章”對于處理高斯玻色取樣的速度比目前世界排名第一的超級計算機 “富岳”快一百萬億倍，等效地比谷歌去年發布的 53 比特量子計算原型機 “懸鈴木”快一百億倍。同時，通過高斯玻色取樣證明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。“九章”輸出量子態空間規模達到了 1030（“懸鈴木”輸出量子態空間規模是 1016，目前全世界的存儲容量是 1022）。