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科研成果再次刷新国际技术水平 中科大称在两种物理体系实现量子计算优越性

10-27 经济观察网
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科研成果再次刷新国际技术水平 中科大称在两种物理体系实现量子计算优越性

经济观察网 记者 李靖恒 10月26日,中国科学技术大学官网发布公告信息显示,中国科学技术大学中科院量子信息与量子科技创新研究院潘建伟、陆朝阳、刘乃乐等组成的研究团队与中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作,发展了量子光源受激放大的理论和实验方法,构建了113个光子144模式的量子计算原型机“九章二号”,并实现了相位可编程功能,完成了对用于演示“量子计算优越性”的高斯玻色取样任务的快速求解。

公告信息同时称,根据现已正式发表的最优经典算法理论,“九章二号”处理高斯玻色取样的速度比目前最快的超级计算机快1024倍。

“这一成果是我国继光量子计算原型机‘九章’后在超导量子比特体系首次达到‘量子计算优越性’里程碑,使得我国成为目前唯一同时在两种物理体系都达到这一里程碑的国家。”中科大表示,“这一成果再次刷新了国际上光量子操纵的技术水平,进一步提供了量子计算加速的实验证据。”

相关论文于10月26日以“编辑推荐”的形式发表在国际知名学术期刊《物理评论快报》上。著名量子物理学家、加拿大卡尔加里大学教授Barry Sanders同时受邀在Physics网站上誊写长篇评述文章,称赞该工作是“令人激动的实验杰作”,“令人印象深刻的最前沿的进步”。

中国信通院近期在一份有关量子云计算发展态势的研究报告中表示,量子计算是将微观量子效应与计算科学相结合,基于量子调控技术进行信息处理的新型计算方式。近年来科研探索和技术创新保持活跃,代表性研究成果和应用探索进展亮点纷呈,未来有望带来解决计算困难问题的算力飞跃,引发下一代科技革命浪潮。

中科大表示,量子计算机在原理上可通过特定算法在一些具有重大社会和经济价值的问题方面,获得比经典计算机更强的算力。实现对于量子计算的物理实现,国际学术界采取三步走的路线图。其中,第一个里程碑,在学术上被称为“量子计算优越性”,其含义是通过高精度地操纵近百个物理比特,用来高效地解决超级计算机都无法在合理时间内解决的特定高复杂度数学问题。

“九章二号”完成了用于演示“量子计算优越性”的高斯玻色取样任务的快速求解。根据现已正式发表的最优经典算法理论,“九章二号”处理高斯玻色取样的速度比目前最快的超级计算机快1024倍。高斯玻色取样任务是一种求解难度非常大的计算问题,常被量子计算领域的科学家用来挑战经典计算机。

同时,中科大还表示,潘建伟、朱晓波、彭承志等组成的研究团队与中科院上海技术物理研究所合作,构建了66比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之二号”,实现了对“量子随机线路取样”任务的快速求解。根据现有理论,“祖冲之二号”处理的量子随机线路取样问题的速度比目前最快的超级计算机快7个数量级,计算复杂度比谷歌公开报道的53比特超导量子计算原型机“悬铃木”提高了6个数量级。

“这一成果是我国继光量子计算原型机‘九章’后在超导量子比特体系首次达到‘量子计算优越性’里程碑,使得我国成为目前唯一同时在两种物理体系都达到这一里程碑的国家。”中科大表示。

中科大进一步介绍,超导量子比特是国际公认的有望实现可扩展量子计算的物理体系之一。潘建伟、朱晓波、彭承志等长期瞄准超导量子计算领域,于2021年5月构建了当时国际上量子比特数目最多的62比特超导量子计算原型机“祖冲之号”。该团队在“祖冲之号”的基础上,采用全新的倒装焊3D封装工艺,解决了大规模比特集成的问题,成功研制出“祖冲之二号”。

“研究人员希望这个工作能够继续激发更多的经典算法模拟方面的工作,也预计将来会有提升的空间。量子优越性研究并不是一个一蹴而就的工作,而是更快的经典算法和不断提升的量子计算硬件之间的竞争,但最终量子并行性会产生经典计算机无法企及的算力。”中科大表示。

中国信通院则在近期一份研究报告中表示,量子处理器主要技术路线包含超导、离子阱、硅基半导体、光量子等等,呈现多元化发展态势。超导量子计算被业界认为是有可能实现通用化量子计算的技术路线之一。国际科技巨头IBM、Google等在超导量子计算方面持续发力,样机研发占据领先地位,纷纷制定超导量子计算发展的宏伟蓝图。IBM于2020年发布超导量子计算路线图,计划2021年推出128位物理比特“鹰”平台,2023年推出1123位“秃鹫”平台,2030年目标达到上百万位。Google在2019年报道基于53位量子物理比特超导处理器“悬铃木”率先实验验证了量子计算优越性。

“我国科学家不断努力,在超导、离子阱、光量子等多个技术路线与欧美学术研究方面的差距在缩小,局部研究成果达到了全球先进水平。”中国信通院表示。

(责任编辑:王治强)
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