記者3月3日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校潘建偉、朱曉波、彭承志等學(xué)者與相關(guān)科研院所合作，成功構(gòu)建了105比特超導(dǎo)量子計算原型機“祖沖之三號”。與現(xiàn)有最優(yōu)經(jīng)典算法相比，其處理量子隨機線路采樣問題速度比目前最快超級計算機快千萬億倍，繼“祖沖之二號”達到超導(dǎo)量子計算體系最強量子計算優(yōu)越性里程碑后，再次打破該項紀錄。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，也是當前一個國家量子計算研究實力的直接體現(xiàn)。目前，中國和美國相關(guān)實力穩(wěn)居國際第一方陣。2019年，美國谷歌公司率先宣稱實現(xiàn)量子計算優(yōu)越性，但該成果很快被中國團隊用更先進的經(jīng)典算法推翻。此后，兩國在量子計算領(lǐng)域呈現(xiàn)交替領(lǐng)先態(tài)勢。
2021年，潘建偉團隊成功構(gòu)建66比特的超導(dǎo)量子計算原型機“祖沖之二號”。在此基礎(chǔ)上，中國科大團隊大幅提升了各項關(guān)鍵性能指標，實現(xiàn)了105個數(shù)據(jù)比特、182個耦合比特的“祖沖之三號”，綜合性能達到國際領(lǐng)先水平。
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，以目前最優(yōu)經(jīng)典算法為比較標準，計算速度比最強超算快千萬億倍，也比谷歌公開發(fā)表的最新成果快百萬倍，為目前超導(dǎo)體系最強量子計算優(yōu)越性。
此外，“祖沖之三號”采用了二維網(wǎng)格比特排布芯片架構(gòu)，為今后實現(xiàn)大規(guī)模量子比特的集成和操縱鋪平道路。
“祖沖之號”量子計算總設(shè)計師朱曉波表示，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)。在“祖沖之三號”取得最強“量子計算優(yōu)越性”后，團隊正繼續(xù)開展量子糾錯、量子糾纏、量子模擬、量子化學(xué)等多方面探索。
《物理評論快報》審稿人高度評價這一工作，認為其“構(gòu)建了目前最高水準的超導(dǎo)量子計算機”。鑒于該項研究工作的重要性，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。（記者 陳婉婉）