中國科學(xué)家成功構(gòu)建量子計算原型機“九章三號” 緊隨谷歌全球第二

2023年10月11日，中國科學(xué)家宣布了一項令人振奮的科技成就，他們成功構(gòu)建了一臺量子計算原型機，名為“九章三號”，這一成就被認為是在研制量子計算機領(lǐng)域的一次里程碑。該原型機的獨特之處在于其驚人的計算速度，能夠以比目前全球最快的超級計算機快一億億倍的速度求解高斯玻色取樣數(shù)學(xué)問題，這為未來的科學(xué)和技術(shù)發(fā)展開辟了嶄新的前景。

這臺“九章三號”量子計算原型機由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的潘建偉和陸朝陽等研究團隊，與中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所以及國家并行計算機工程技術(shù)研究中心的合作完成。該成果當天發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》上，引起了廣泛的關(guān)注。

量子計算是一種新型計算模式，它利用量子力學(xué)的規(guī)律來進行計算。1981年，諾貝爾獎獲得者理查德·費曼首次提出了量子計算機的構(gòu)想。潘建偉表示，量子計算機在原理上具有超快的并行計算能力，有望在密碼破譯、大數(shù)據(jù)優(yōu)化、天氣預(yù)報、材料設(shè)計、藥物分析等領(lǐng)域提供比傳統(tǒng)計算機更強的算力支持。

在此之前，2019年，美國谷歌公司成功研制出了一臺由53個量子比特組成的計算機，名為“懸鈴木”，首次實現(xiàn)了量子優(yōu)越性。2020年，潘建偉團隊構(gòu)建了一臺由76個光子組成的量子計算原型機“九章”，使中國成為全球第二個實現(xiàn)量子優(yōu)越性的國家。

量子優(yōu)越性意味著新生的量子計算原型機在某個問題上的計算能力超過了最強大的傳統(tǒng)計算機，這一突破標志著未來有望實現(xiàn)更多領(lǐng)域的超越。陸朝陽教授指出，雖然量子計算機仍然面臨許多挑戰(zhàn)，但這是一個重要的里程碑。

2021年，潘建偉團隊成功研制了一臺由113個光子組成的“九章二號”和一臺由66個量子比特構(gòu)成的“祖沖之二號”量子計算原型機，使中國成為在光學(xué)和超導(dǎo)兩個技術(shù)路線上都實現(xiàn)量子優(yōu)越性的國家。

“九章三號”是他們首次實現(xiàn)對255個光子的操縱能力，這大大提高了計算的復(fù)雜度。根據(jù)業(yè)界公開的數(shù)據(jù)，與“九章二號”相比，“九章三號”處理高斯玻色取樣的速度提高了一百萬倍。最復(fù)雜的樣本，只需1微秒即可完成，而當前全球最快的超級計算機則需要約200億年的時間才能完成相同的任務(wù)。

盡管取得了這一顯著的成就，要成功研制出可應(yīng)用于各種領(lǐng)域的量子計算機仍然需要很長的時間和努力。國際主流觀點認為，至少需要5到10年的進一步研究和發(fā)展，但中國的科學(xué)家們已經(jīng)為這一目標邁出了重要的一步，為未來的科技革新和計算能力的提升奠定了堅實的基礎(chǔ)。