我國在兩種物理體系實(shí)現(xiàn)“量子計(jì)算優(yōu)越性”
近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)在超導(dǎo)量子和光量子兩種系統(tǒng)的量子計(jì)算方面取得重要進(jìn)展，成功研制“祖沖之二號”和“九章二號”，使我國成為目前世界上唯一在兩種物理體系達(dá)到“量子計(jì)算優(yōu)越性”里程碑的國家。
該校潘建偉、朱曉波、彭承志等組成的研究團(tuán)隊(duì)與中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所合作，近期成功構(gòu)建66比特可編程超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)“祖沖之二號”，求解“量子隨機(jī)線路取樣”任務(wù)的速度比目前全球最快的超級計(jì)算機(jī)快1000萬倍以上。
該校潘建偉、陸朝陽、劉乃樂等組成的研究團(tuán)隊(duì)與中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所、國家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心合作，近期成功構(gòu)建113個(gè)光子144模式的量子計(jì)算原型機(jī)“九章二號”，求解高斯玻色取樣數(shù)學(xué)問題比目前全球最快的超級計(jì)算機(jī)快10的24次方倍（億億億倍），在研制量子計(jì)算機(jī)之路上邁出重要一步。
一般認(rèn)為，超級計(jì)算機(jī)是計(jì)算機(jī)中功能最強(qiáng)、運(yùn)算速度最快、存儲容量最大的一類計(jì)算機(jī)。1981年，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德·費(fèi)曼提出了量子計(jì)算機(jī)構(gòu)想。量子計(jì)算被認(rèn)為可能是下一代信息革命的關(guān)鍵技術(shù)�！啊孔佑�(jì)算優(yōu)越性’指對某一個(gè)特定任務(wù)，或者說某一專門賽道，超越目前的超級計(jì)算機(jī)�！敝袊茖W(xué)技術(shù)大學(xué)教授陸朝陽說。
大規(guī)模量子計(jì)算機(jī)的物理實(shí)現(xiàn)是世界科技前沿的重大挑戰(zhàn)之一。因此，實(shí)現(xiàn)對于量子計(jì)算的物理實(shí)現(xiàn)，國際學(xué)術(shù)界采取三步走的路線圖。其中，第一個(gè)里程碑，在學(xué)術(shù)上被稱為“量子計(jì)算優(yōu)越性”。
目前，基于超導(dǎo)比特的隨機(jī)線路取樣和基于光子的玻色取樣是實(shí)驗(yàn)展示量子計(jì)算優(yōu)越性的兩個(gè)重要方案。這兩個(gè)方案的最新成果，就分別是“祖沖之二號”和“九章二號”。
“從體積上看，可以把兩者看成一個(gè)房間能夠裝下的大型專用計(jì)算裝置。”陸朝陽說。至于二者的區(qū)別，陸朝陽表示，主要是媒介的不同，“超導(dǎo)量子計(jì)算主要依靠的媒介是超導(dǎo)材料，光量子計(jì)算主要依靠的媒介是光子�！�
根據(jù)現(xiàn)有理論，“祖沖之二號”處理的量子隨機(jī)線路取樣問題的速度比目前最快的超級計(jì)算機(jī)快7個(gè)數(shù)量級，這一成果是我國繼光量子計(jì)算原型機(jī)“九章”后在超導(dǎo)量子比特體系首次達(dá)到“量子計(jì)算優(yōu)越性”里程碑。
根據(jù)現(xiàn)有理論，“九章二號”處理高斯玻色取樣的速度比目前最快的超級計(jì)算機(jī)快10的24次方倍。這一成果再次刷新了國際上光量子操縱的技術(shù)水平，進(jìn)一步提供了量子計(jì)算加速的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。
據(jù)介紹，量子計(jì)算優(yōu)越性的成功演示標(biāo)志著量子計(jì)算研究進(jìn)入發(fā)展的第二階段，開始量子糾錯(cuò)和近期應(yīng)用的探索。“目前量子計(jì)算的發(fā)展還處于非常早期的階段，很難預(yù)測應(yīng)用前景到底有多廣闊，但是現(xiàn)在來看，它可以提高我們的計(jì)算能力，在很多科研領(lǐng)域都很有幫助，比如藥物設(shè)計(jì)、分子模擬、密碼破譯等�！标懗栒f。
《 人民日報(bào) 》（ 2021年10月27日 12 版）
