我國取得量子計算機領(lǐng)域新突破祖沖之三號超越谷歌成果

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2025-03-04 11:59:52 央廣網(wǎng)

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉,、朱曉波、彭承志等與多個科研單位合作,，成功構(gòu)建了105比特超導(dǎo)量子計算原型機“祖沖之三號”，實現(xiàn)了對“量子隨機線路采樣”任務(wù)的快速求解,。該原型機包含105個可讀取比特和182個耦合比特,，處理量子隨機線路采樣問題的速度比目前最快的超級計算機快15個數(shù)量級,，超過谷歌2024年10月發(fā)表的最新成果6個數(shù)量級,。相關(guān)論文于北京時間3月3日以封面論文的形式發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》上。

量子計算優(yōu)越性驗證了量子計算系統(tǒng)能夠超越傳統(tǒng)超級計算機的可行性,，是量子計算具備應(yīng)用價值的前提條件，也是當(dāng)前一個國家量子計算研究實力的直接體現(xiàn),。2019年，谷歌宣稱實現(xiàn)量子計算優(yōu)越性,，但2023年中國科大展示了更先進的經(jīng)典算法,，推翻了谷歌當(dāng)時的宣稱。此后,，中國科大在“九章”光量子計算原型機和“祖沖之二號”處理器上相繼實現(xiàn)了量子計算優(yōu)越性。2023年,，“九章三號”量子優(yōu)越性超越經(jīng)典超算16個數(shù)量級,；2024年10月,，谷歌67比特超導(dǎo)量子處理器“懸鈴木”量子優(yōu)越性超越經(jīng)典超算9個數(shù)量級。

研究團隊在66比特“祖沖之二號”的基礎(chǔ)上,，大幅提升了各項關(guān)鍵性能指標(biāo)，實現(xiàn)了105個數(shù)據(jù)比特,、182個耦合比特的“祖沖之三號”。該系統(tǒng)量子比特相干時間達(dá)到72μs,，并行單比特門保真度達(dá)到99.90%,，并行兩比特門保真度達(dá)到99.62%，并行讀取保真度達(dá)到99.13%,。為測試其性能,，團隊在“祖沖之三號”系統(tǒng)上完成了83比特32層的隨機線路采樣,，計算速度比最強超算快15個數(shù)量級，也超過去年十月谷歌公開發(fā)表的最新成果6個數(shù)量級,，為目前超導(dǎo)體系最強量子計算優(yōu)越性。

量子優(yōu)越性是量子計算強大性能的綜合體現(xiàn),，是近期應(yīng)用探索和實現(xiàn)可拓展量子糾錯的基礎(chǔ),。“祖沖之三號”采用二維網(wǎng)格比特排布芯片架構(gòu),，直接兼容易于實現(xiàn)規(guī)?；卣沟谋砻娲a量子糾錯算法,。目前團隊正基于“祖沖之三號”開展碼距為7的表面碼糾錯研究，已取得良好進展,，并計劃進一步將碼距擴展到9和11，為實現(xiàn)大規(guī)模量子比特的集成和操縱鋪平道路,。

《物理評論快報》審稿人認(rèn)為這一工作“構(gòu)建了目前最高水準(zhǔn)的超導(dǎo)量子計算機”，“是對此前66比特處理器（祖沖之二號）的重大升級”,。美國物理學(xué)會同期在《物理》雜志上特別刊發(fā)觀點論文,，深入解讀并重點介紹了該研究的創(chuàng)新之處與重要意義,。

(責(zé)任編輯：張小花 TT1000)

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