每經(jīng)記者 張寶蓮    每經(jīng)編輯 梁梟    

近期，我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建的105比特超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)“祖沖之三號(hào)”，實(shí)現(xiàn)了對(duì)“量子隨機(jī)線路取樣”任務(wù)的快速求解，再一次打破超導(dǎo)體系量子計(jì)算優(yōu)越性紀(jì)錄。

3月3日，相關(guān)論文以封面論文的形式發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上，其中署名作者有20位來(lái)自國(guó)盾量子（SH688027，股價(jià)299.8元，市值308億元）。安徽省量子信息工程技術(shù)研究中心副主任、國(guó)盾量子計(jì)算業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人王哲輝向記者表示：“公司作為唯一企業(yè)參與單位，為該成果提供了室溫電子學(xué)軟硬件系統(tǒng)的研發(fā)與工程化落地、量子計(jì)算機(jī)整機(jī)的搭建和運(yùn)維等支持。”

3月5日，《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者從相關(guān)論文中獲悉，祖沖之三號(hào)在對(duì)83比特32層隨機(jī)線路采樣實(shí)驗(yàn)時(shí)凸顯了其卓越性能，僅用了幾百秒就獲得了100萬(wàn)次采樣。據(jù)估算，即使是最強(qiáng)大的經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)Frontier，要復(fù)制這一任務(wù)也需要大約59億年。

“祖沖之三號(hào)”獲重大進(jìn)展

相關(guān)論文指出，量子計(jì)算優(yōu)勢(shì)是指量子計(jì)算機(jī)能夠執(zhí)行經(jīng)典計(jì)算機(jī)無(wú)法完成的計(jì)算任務(wù)。谷歌在2019年通過(guò)Sycamore處理器首次展示了量子計(jì)算優(yōu)勢(shì)，但隨著經(jīng)典算法的進(jìn)步，這一優(yōu)勢(shì)不斷受到挑戰(zhàn)。“本文的目標(biāo)是通過(guò)開(kāi)發(fā)更強(qiáng)大的超導(dǎo)量子處理器，確立量子計(jì)算優(yōu)勢(shì)的新基準(zhǔn)。”

據(jù)悉，“祖沖之三號(hào)”的研發(fā)取得了重大進(jìn)展。這款超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)原型包含105個(gè)量子比特，實(shí)現(xiàn)了高操作保真度，其中單量子比特門、雙量子比特門和讀取保真度分別高達(dá)99.90%、99.62%和99.13%。與現(xiàn)有最優(yōu)經(jīng)典算法相比，“祖沖之三號(hào)”處理量子隨機(jī)線路取樣問(wèn)題的速度比目前最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)快15個(gè)數(shù)量級(jí)，超過(guò)谷歌2024年10月公開(kāi)發(fā)表的最新成果6個(gè)數(shù)量級(jí)。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)微信公眾號(hào)介紹，“祖沖之三號(hào)”采用二維網(wǎng)格比特排布芯片架構(gòu)，直接兼容易于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；卣沟谋砻娲a量子糾錯(cuò)算法，目前團(tuán)隊(duì)正基于“祖沖之三號(hào)”開(kāi)展碼距為7的表面碼糾錯(cuò)研究，已取得良好進(jìn)展，并計(jì)劃進(jìn)一步將碼距擴(kuò)展到9和11，為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子比特的集成和操縱鋪平道路。

“量子計(jì)算優(yōu)越性”驗(yàn)證了量子計(jì)算系統(tǒng)能夠超越傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)的可行性，是量子計(jì)算具備應(yīng)用價(jià)值的前提條件，也是當(dāng)前一個(gè)國(guó)家量子計(jì)算研究實(shí)力的直接體現(xiàn)。

《物理》雜志刊文：可與谷歌Willow處理器競(jìng)爭(zhēng)

《物理評(píng)論快報(bào)》審稿人高度評(píng)價(jià)這一工作，認(rèn)為這一工作“構(gòu)建了目前最高水準(zhǔn)的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)”，“是對(duì)此前66比特處理器（祖沖之二號(hào)）的重大升級(jí)”。鑒于該項(xiàng)研究工作的重要性，美國(guó)物理學(xué)會(huì)同期在《物理》（Physics）雜志上特別刊發(fā)觀點(diǎn)論文，深入解讀并重點(diǎn)介紹了該研究的創(chuàng)新之處與重要意義。

《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者閱讀該觀點(diǎn)論文獲悉，“祖沖之三號(hào)”是一款新的高性能量子處理器，擁有105個(gè)超導(dǎo)量子位，可與谷歌廣受贊譽(yù)的Willow處理器競(jìng)爭(zhēng)。

圖片來(lái)源：《物理》雜志網(wǎng)頁(yè)截圖

觀點(diǎn)論文表示，“祖沖之三號(hào)”和Willow都執(zhí)行了隨機(jī)電路采樣，但直接比較它們的性能并非易事，因?yàn)槿蝿?wù)的復(fù)雜性不同。根據(jù)谷歌的一篇博客文章，Willow的基準(zhǔn)測(cè)試顯示，當(dāng)今最快的經(jīng)典計(jì)算機(jī)需要10²⁵年才能模擬Willow在5分鐘內(nèi)產(chǎn)生的結(jié)果。

然而，可以比較這兩款量子處理器的關(guān)鍵屬性，如量子智能公司GQI發(fā)布的《量子計(jì)算報(bào)告》中的一張表格。該表格列出了以下參數(shù)的平均值：量子比特連通性、自發(fā)輻射和退相干水平（可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的兩種量子比特效應(yīng)）、單量子比特和雙量子比特邏輯門以及量子比特讀出的保真度，以及這些門中的時(shí)間延遲。根據(jù)該表格，Willow和“祖沖之三號(hào)”在平均量子比特連通性方面打成平手，而Willow在其他指標(biāo)上略有優(yōu)勢(shì)。但競(jìng)爭(zhēng)并未結(jié)束。這些結(jié)果只是在這場(chǎng)競(jìng)賽中雙方當(dāng)前所處位置的簡(jiǎn)要一瞥，且雙方差距很小。

圖片來(lái)源：《物理》雜志網(wǎng)頁(yè)截圖

據(jù)悉，在“祖沖之三號(hào)”取得最強(qiáng)“量子計(jì)算優(yōu)越性”后，團(tuán)隊(duì)正繼續(xù)開(kāi)展量子糾錯(cuò)、量子糾纏、量子模擬、量子化學(xué)等多方面探索。

王哲輝向《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者介紹，通過(guò)參與上述前沿研究，國(guó)盾量子也用十年時(shí)間，搭建起覆蓋核心組件、整機(jī)系統(tǒng)、云服務(wù)的國(guó)產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈鏈條，為世界提供超導(dǎo)量子計(jì)算整體解決方案的“中國(guó)選項(xiàng)”。后續(xù)，國(guó)盾量子還將繼續(xù)支持研究團(tuán)隊(duì)在量子糾錯(cuò)、量子模擬、量子化學(xué)等方面的探索，助力我國(guó)搶占量子科技發(fā)展制高點(diǎn)。

封面圖片來(lái)源：每經(jīng)記者 張建 攝（資料圖，圖文無(wú)關(guān)）