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中「九章3號」問世 量子算力比超級電腦快1億億倍

九章3號量子計算原型機首次突破了255個光子的操縱技術。(視頻截圖)
九章3號量子計算原型機首次突破了255個光子的操縱技術。(視頻截圖)

中國科研團隊11日宣布,成功構建量子計算原型機「九章三號」。「九章三號」求解高斯玻色取樣數學問題的速度比目前全球最快的超級電腦快1京倍(1億億倍,10的16次方),再度刷新光量子信息技術世界紀錄。這是繼2020年實現「量子優越性」後,中國科研團隊再次確立量子算力的新里程碑。

來源:CCTV

文匯報報導,根據中國科學技術大學11日公布的消息,255個光子的「九章三號」量子計算原型機由該校潘建偉、陸朝陽等組成的研究團隊與中國科學院上海微系統與信息技術研究所、國家並行計算機工程技術研究中心合作構建。當天,國際知名學術期刊「物理評論快報」也發表了這一科研成果。

「九章3號」實驗裝置示意圖。(取材自央視新聞)
「九章3號」實驗裝置示意圖。(取材自央視新聞)

央視新聞報導稱,科研人員設計時空解復用的光子偵測新方法,建構高保真度的準光子數可分辨偵測器,提升了光子操縱等級和量子計算複雜度。根據公開正式發表的最優經典精確取樣演算法,「九章三號」處理高斯玻色取樣的速度比上一代「九章二號」提升100萬倍。

「九章三號」在百萬分之一秒時間內所處理的最高複雜度的樣本,需要當前最強的超級電腦「前沿」花費超過200億年的時間。這項成果進一步鞏固了中國在光量子運算領域的國際領先地位。

報導說,量子計算是後摩爾時代的一種新的計算範式,它在原理上具有超快的平行計算能力,有望通過特定量子算法在一些具有重大社會和經濟價值的問題方面相比經典計算機實現指數級別的加速。

為此,國際學術界制定了三步驟的發展路線。其中,第一步是實現「量子計算優越性」,即透過對近百個量子位元的高精度量子調控,對特定問題的求解展現超級電腦無法比擬的算力。同時,在此過程中,發展出可擴展的量子調控技術,為具備容錯能力的通用量子電腦的研發提供技術基礎。

2020年,中國科學技術大學團隊成功建造76光子的「九章」光量子計算原型機,首次在國際上實現光學系統的「量子計算優越性」,並克服了谷歌實驗中量子優越性依賴於樣本數量的漏洞。2021年,中國科大團隊進一步成功研製了113光子的可相位編程的「九章二號」和56比特的「祖沖之二號」量子計算原型機,使中國成為唯一在光學和超導兩種技術路線都達到了「量子計算優越性」的國家。

而這次,透過一系列創新,中國科學技術大學團隊首次實現了對255個光子的操縱能力,大大提升了光量子運算的複雜度,處理高斯玻色取樣的速度比「九章二號」提升了100萬倍。

中國量子計算原型機「九章3號」,在求解特定問題,比超級電腦快一京倍(10的16次方),再度刷新世界紀錄。圖為2021年國家「十三五」科技創新成就展。(中新社)
中國量子計算原型機「九章3號」,在求解特定問題,比超級電腦快一京倍(10的16次方),再度刷新世界紀錄。圖為2021年國家「十三五」科技創新成就展。(中新社)

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