量子計算機"九章"有多厲害?在不增加能耗的基礎(chǔ)上提升計算能力

　　近日，中國科學技術(shù)大學潘建偉、陸朝陽等學者組成的研究團隊與中國科學院上海微系統(tǒng)所與信息技術(shù)研究所、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”。計算玻色采樣問題，“九章”處理5000萬個樣本只需200秒，而目前世界最快的超級計算機需要6億年。

　　這是我國首次實現(xiàn)“量子計算優(yōu)越性”，這一突破也使我國成為全球第二個實現(xiàn)“量子優(yōu)越性”的國家。12月4日，《科學》雜志發(fā)表了該成果。

　　難點眾多

　　在設(shè)備的自主研發(fā)、技術(shù)革新上下功夫

　　“九章”，既是中國古代的數(shù)學專著《九章算術(shù)》，也是牢固確立了我國在國際量子計算研究中第一方陣地位的量子計算原型機，二者皆有里程碑意義。

　　“量子計算優(yōu)越性”，指的是作為新生事物的量子計算機，一旦在某個問題上的計算能力超過了最強的傳統(tǒng)計算機，就證明了量子計算機的優(yōu)越性，跨過了未來在多方面超越傳統(tǒng)計算機的門檻。

　　“這將實驗各方面的技術(shù)推進到遠超以前的水平。”澳大利亞昆士蘭大學教授蒂姆·拉夫說：“該設(shè)備的規(guī)模是非凡的：100模式干涉儀、25個壓縮器提供輸入的量子態(tài)、使用100個單光子探測器進行探測，并且實現(xiàn)了同時保持高效率，穩(wěn)定性和量子不可分辨性——這都是展示量子計算優(yōu)越性所必需的。”

　　從20光子輸入60模式干涉線路的玻色取樣，到76個光子100個模式的高斯玻色取樣，必須在設(shè)備上下功夫。“一開始，高效率100通道超導納米線單光子探測器性能很低，只有4%。我們通過與中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所合作，自主研發(fā)、技術(shù)革新，現(xiàn)在其性能已經(jīng)提升到了98%。”陸朝陽說，不斷增強量子光源、量子干涉、單光子探測器等領(lǐng)域的自主創(chuàng)新，是下一步研究的重點。

　　“利用量子器件來解決日益復雜的問題并體現(xiàn)量子優(yōu)勢，是量子科學前沿中的最重要問題之一。”美國科學院院士、沃爾夫獎得主、狄拉克獎?wù)碌弥鞅说?middot;佐勒認為，潘建偉團隊的研究，在量子系統(tǒng)的大小與擴展性、實際應(yīng)用的前景方面把研究水平提升到了一個新的高度。