【合肥晚报】“九章三号”快一亿亿倍! 光量子计算原型机研制成功,中国科大再度刷新世界纪录-皇冠体育平台

时间:2023-10-12 15:34:16 来源:合肥晚报

  10月11日,记者从中国科学技术大学获悉,该校潘建伟、陆朝阳等组成的研究团队与中国科学院上海微系统与信息技术研究所、国家并行计算机工程技术研究中心合作,成功构建了255个光子的量子计算原型机“九章三号”。这项成果再度刷新光量子信息技术世界纪录,求解高斯玻色取样数学问题比目前全球最快的超级计算机快一亿亿倍,在研制量子计算机之路上迈出重要一步。


  中国科大研究团队与合作者此次设计了时空解复用的光子探测新方法,构建了高保真度的准光子数可分辨探测器,提升了光子操纵水平和量子计算复杂度。根据公开正式发表的最优经典精确采样算法,“九章三号”处理高斯玻色取样的速度比上一代“九章二号”提升一百万倍,“九章三号”在百万分之一秒时间内所处理的最高复杂度的样本,需要当前最强的超级计算机“前沿”花费超过200亿年的时间。这一成果进一步巩固了我国在光量子计算领域的国际领先地位。


  量子计算是后摩尔时代的一种新的计算范式,它在原理上具有超快的并行计算能力,可望在一些具有重大社会和经济价值的问题方面相比经典计算机实现指数级别的加速。因而,研制量子计算机是当前世界科技前沿的最大挑战之一。


  为此,国际学术界制定了三步走的发展路线。其中,第一步是实现“量子计算优越性”,即通过对近百个量子比特的高精度量子调控,对特定问题的求解展现超级计算机无法比拟的算力。同时,在此过程中,发展出可扩展的量子调控技术,为具备容错能力的通用量子计算机的研制提供技术基础。


  2020年,中国科学技术大学团队成功构建76光子的“九章”光量子计算原型机,首次在国际上实现光学体系的“量子计算优越性”,并克服了谷歌实验中量子优越性依赖于样本数量的漏洞。2021年,中国科大团队进一步成功研制了113光子的可相位编程的“九章二号”和56比特的“祖冲之二号”量子计算原型机,使我国成为唯一在光学和超导两种技术路线都达到了“量子计算优越性”的国家。


  通过一系列技术创新等,此次,中国科大团队首次实现了对255个光子的操纵能力,极大地提升了光量子计算的复杂度,处理高斯玻色取样的速度比“九章二号”提升了一百万倍。


  进一步,在构建“九章”系列光量子计算原型机的基础上,科大研究团队还揭示了高斯玻色取样和图论之间的数学联系,完成对稠密子图等两类具有实用价值的图论问题的求解,相比经典计算机精确模拟的速度快1.8亿倍。此外,又在国际上首次演示了无条件的多光子量子精密测量优势。


  量子计算优越性的研究是一个复杂而富有挑战性的工作,研究人员表示,期待这项工作一方面能够激发更多关于经典算法模拟的研究工作,另一方面有助于逐步解决量子计算研究中的各种科学和工程挑战。


  合报科学 融媒体工作室


  合肥通客户端-合报全媒体记者 刘畅司晨

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