中國量子計算原型機“九章”問世比超級計算機快一百萬億倍

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2020-12-04 10:27:45 新京報

（記者張璐）據(jù)中國科學技術(shù)大學官網(wǎng)消息，中國科學家構(gòu)建了76個光子的量子計算原型機“九章”。根據(jù)現(xiàn)有理論,，該量子計算系統(tǒng)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,。

中國科學技術(shù)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(tǒng)所,、國家并行計算機工程技術(shù)研究中心合作,，構(gòu)建了76個光子的量子計算原型機“九章”（命名為“九章”是為了紀念中國古代最早的數(shù)學專著《九章算術(shù)》），實現(xiàn)了具有實用前景的“高斯玻色取樣”任務(wù)的快速求解,。

根據(jù)目前最優(yōu)的經(jīng)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(fā)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(yōu)越性不依賴于樣本數(shù)量，克服了谷歌53比特隨機線路取樣實驗中量子優(yōu)越性依賴于樣本數(shù)量的漏洞,?！熬耪隆陛敵隽孔討B(tài)空間規(guī)模達到了1030（“懸鈴木”輸出量子態(tài)空間規(guī)模是1016，目前全世界的存儲容量是1022）,。

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(yōu)越性（國外也稱之為“量子霸權(quán)”）,。相關(guān)論文于12月4日在線發(fā)表在國際學術(shù)期刊《科學》。

量子計算機在原理上具有超快的并行計算能力,，可望通過特定算法在一些具有重大社會和經(jīng)濟價值的問題方面（如密碼破譯,、大數(shù)據(jù)優(yōu)化、材料設(shè)計,、藥物分析等）相比經(jīng)典計算機實現(xiàn)指數(shù)級別的加速,。當前，研制量子計算機已成為世界科技前沿的最大挑戰(zhàn)之一,，成為歐美各發(fā)達國家角逐的焦點,。

潘建偉團隊一直在光量子信息處理方面處于國際領(lǐng)先水平。2017年,，該團隊構(gòu)建了世界首臺超越早期經(jīng)典計算機（ENIAC）的光量子計算原型機,。2019年，團隊進一步研制了確定性偏振,、高純度,、高全同性和高效率的國際最高性能單光子源，實現(xiàn)了20光子輸入60模式干涉線路的玻色取樣,，輸出復雜度相當于48個量子比特的希爾伯特態(tài)空間,，逼近了“量子計算優(yōu)越性”。

據(jù)悉,，基于“九章號”量子計算原型機的高斯玻色取樣算法在圖論,、機器學習,、量子化學等領(lǐng)域具有潛在應用，將是后續(xù)發(fā)展的重要方向,。

新京報記者張璐

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