打破世界紀錄！“祖沖之三號”量子計算原型機成果發(fā)表
時間：2025-03-04 19:44 來源：必應(yīng) 責任編輯：毛青青
原標題：打破世界紀錄！“祖沖之三號”量子計算原型機成果發(fā)表
“祖沖之三號”在處理量子隨機線路采樣問題的速度比目前國際最快的超級計算機快千萬億倍，再次打破超導體系量子計算優(yōu)越性世界紀錄。
當?shù)貢r間3月3日，中國科學技術(shù)大學潘建偉院士、朱曉波教授及彭承志等超導量子團隊科研人員成功構(gòu)建105比特超導量子計算原型機“祖沖之三號”的相關(guān)成果在國際知名學術(shù)期刊《物理評論快報》發(fā)表。
研究成果顯示，“祖沖之三號”在處理量子隨機線路采樣問題的速度比目前國際最快的超級計算機快千萬億倍，再次打破超導體系量子計算優(yōu)越性世界紀錄。審稿人認為中國科研團隊“構(gòu)建了目前最高水準的超導量子計算機”。
去年12月，第一財經(jīng)已經(jīng)報道過由中國科學技術(shù)大學超導量子團隊研發(fā)的105個量子比特的“祖沖之三號”量子計算機相關(guān)科研成果。此次《物理評論快報》論文的刊發(fā)也是對這項研究成果的最新認可。
實驗數(shù)據(jù)顯示，“祖沖之三號”的性能優(yōu)于谷歌在《自然》雜志發(fā)表的72個量子比特的“懸鈴木”，這也是目前超導量子計算的最強優(yōu)越性。“量子計算優(yōu)越性”是指量子計算機需要在特定的問題求解上，表現(xiàn)出超越經(jīng)典計算機的能力，從而解決連超級計算機都無法在短時間內(nèi)解決的計算任務(wù)。
2021年，潘建偉團隊成功構(gòu)建66比特的超導量子計算原型機“祖沖之二號”，求解量子隨機線路采樣問題比當時全球最快的超級計算機快1000萬倍以上。經(jīng)過三年多聚力攻關(guān)，他們新研制的“祖沖之三號”包含105個可讀取比特和182個耦合比特，多項關(guān)鍵性能指標大幅提升。
經(jīng)測試，“祖沖之三號”完成83比特32層的隨機線路采樣，以目前最優(yōu)經(jīng)典算法為比較標準，計算速度比當前最快的超級計算機快千萬億倍，也比2024年10月谷歌公開發(fā)表的最新成果快百萬倍，為目前國際超導體系中最強的量子計算優(yōu)越性。
“祖沖之三號”科研團隊正在量子糾錯、量子糾纏、量子模擬、量子化學等多方面加快探索。實現(xiàn)多比特糾纏能夠提升量子處理器的性能，它允許量子比特之間即使相隔很遠也能瞬間影響彼此的狀態(tài)。在超導領(lǐng)域，隨著錯誤率下降，多比特糾纏在整個量子計算領(lǐng)域會呈現(xiàn)加速的趨勢。
“我們正在開展碼距為7的表面碼糾錯研究，取得進展后再擴展到9和11，為實現(xiàn)大規(guī)模量子比特的集成和操縱鋪平道路。”朱曉波說道。
他進一步向第一財經(jīng)記者解釋稱，所謂的“碼距”是量子糾錯中的概念，碼距越大，參與糾錯的比特數(shù)量就越多，量子糾錯能力越強。“如果有一天我們可以做出一個錯誤率極低的量子比特，那就能通過糾錯走向真正的通用容錯量子計算了。”朱曉波表示。
國際學界主流觀點認為，量子計算發(fā)展需經(jīng)歷“三步走”：第一步是實現(xiàn)量子計算優(yōu)越性；第二步是研制可操縱數(shù)百個量子比特的量子模擬機，解決一些超級計算機無法勝任、具有重大實用價值的問題；第三步是大幅提高量子比特的操縱精度、集成數(shù)量和容錯能力，研制可編程的通用量子計算機。
潘建偉近日在《自然》“世界觀點（World View）”專欄發(fā)表文章稱：“盡管量子信息科學具有廣闊的應(yīng)用前景，但目前大部分第二次量子革命技術(shù)還處于實驗室階段，要實現(xiàn)廣泛的應(yīng)用還需要長時間的努力。”
他提醒業(yè)界應(yīng)警惕防止泡沫的產(chǎn)生。“盡管有不少企業(yè)宣稱可以在金融、蛋白模擬等復雜計算領(lǐng)域提供量子計算服務(wù)，但實際上相關(guān)技術(shù)報道中僅演示了小規(guī)模的量子算法。”潘建偉稱，“當前量子計算機的硬件水平尚無法在具有實用價值的問題上體現(xiàn)量子優(yōu)勢，距離大規(guī)模商用還很遙遠。夸大其詞的宣稱會誤導公眾和投資人對量子計算產(chǎn)生不切實際的期望。”
近年來對量子信息技術(shù)的民間投資已經(jīng)開始活躍，其中包括谷歌、IBM、微軟、英偉達等科技巨頭，加速了量子計算從實驗室到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的迭代步伐。
對此，潘建偉呼吁，量子信息技術(shù)的發(fā)展需要長期的資金支持。其中，穩(wěn)定的政府投入是量子信息技術(shù)長期發(fā)展的基本保障。他還呼吁，廣泛且積極的國際合作交流至關(guān)重要。
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