“祖沖之二号”實作超導體系“量子計算優越性”

科技日報合肥10月26日電 （記者吳長鋒）26日記者從中國科學技術大學獲悉，該校中科院量子資訊與量子科技創新研究院潘建偉、朱曉波、彭承志等組成的研究團隊與中科院上海技術實體研究所合作，建構了66比特可程式設計超導量子計算原型機“祖沖之二号”，實作了對“量子随機線路取樣”任務的快速求解。相關成果論文日前分别發表在《實體評論快報》和《科學通報》上。

量子計算優越性，是量子計算發展的第一個裡程碑，達到該裡程碑需要相幹操縱50個以上量子比特。超導量子比特是國際公認的有望實作可擴充量子計算的實體體系之一。潘建偉等長期瞄準超導量子計算領域，團隊在“祖沖之号”的基礎上，采用全新的倒裝焊3d封裝工藝，解決了大規模比特內建的問題，研制成功“祖沖之二号”，實作了66個資料比特、110個耦合比特、11路讀取的高密度內建，最大态空間次元達到了10的19次方。“祖沖之二号”采用可調耦合架構，實作了比特間耦合強度的快速、精确可調，顯著提高了并行量子門操作的保真度。通過量子程式設計的方式，研究人員實作了對量子随機線路取樣，示範了“祖沖之二号”可用于執行任意量子算法的程式設計能力。

根據現有理論，“祖沖之二号”處理的量子随機線路取樣問題的速度比目前最快的超級計算機快7個數量級，計算複雜度比谷歌公開報道的53比特超導量子計算原型機“懸鈴木”提高了6個數量級，這一成果是我國繼光量子計算原型機“九章”後在超導量子比特體系首次達到“量子計算優越性”裡程碑，使我國成為目前唯一同時在兩種實體體系都達到這一裡程碑的國家。

“祖沖之二号”量子計算優越性的成功示範，為量子糾錯并進一步實作通用量子計算奠定了基礎。其并行高保真度量子門操控能力和完全可程式設計能力，有望在特定領域找到有實用價值的應用，預期應用包括量子機器學習、量子化學、量子近似優化等。

來源：科技日報