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求解特定問題比超算快千萬億倍！中國科學家成功研制“祖沖之三號”量子計算原型機
記者從中國科(ke)學技術大學獲悉，近期該(gai)校潘(pan)建偉(wei)、朱(zhu)曉波(bo)、彭承志等成(cheng)功構建105比特超(chao)導量(liang)子(zi)(zi)(zi)計(ji)(ji)(ji)算(suan)原(yuan)型機(ji)“祖沖之三號(hao)”，處理量(liang)子(zi)(zi)(zi)隨機(ji)線路采(cai)樣問題的(de)(de)(de)速度比目(mu)前國際最(zui)(zui)快(kuai)的(de)(de)(de)超(chao)級計(ji)(ji)(ji)算(suan)機(ji)快(kuai)千萬億倍，再次打破超(chao)導體系量(liang)子(zi)(zi)(zi)計(ji)(ji)(ji)算(suan)優(you)越性世界紀(ji)錄(lu)。3月3日國際知名學術期刊《物理評論快(kuai)報》發(fa)表了(le)這(zhe)一成(cheng)果，審稿人認為(wei)其“構建了(le)目(mu)前最(zui)(zui)高(gao)水準的(de)(de)(de)超(chao)導量(liang)子(zi)(zi)(zi)計(ji)(ji)(ji)算(suan)機(ji)”。
“祖(zu)沖之(zhi)三號”芯片示(shi)意圖。(科研團(tuan)隊供圖)
量(liang)子計(ji)算(suan)被(bei)認為可能是下一代信息革命的(de)(de)關鍵技(ji)術，量(liang)子計(ji)算(suan)優(you)越(yue)性(xing)像個(ge)(ge)門檻，驗證了量(liang)子計(ji)算(suan)機超越(yue)傳(chuan)統計(ji)算(suan)機的(de)(de)可行性(xing)，是量(liang)子計(ji)算(suan)具備應(ying)用(yong)價(jia)值的(de)(de)前提條件，也是一個(ge)(ge)國家量(liang)子計(ji)算(suan)研究實力的(de)(de)體現(xian)。
2021年，潘(pan)建偉團隊(dui)成(cheng)功構建66比特的(de)超導量(liang)子計(ji)算原(yuan)型機“祖(zu)沖之二號(hao)”，求(qiu)解(jie)量(liang)子隨機線路采樣問題比當時全(quan)球最快的(de)超級計(ji)算機快1000萬倍以上。經過三(san)年多(duo)聚力攻(gong)關，他(ta)們(men)新研(yan)制的(de)“祖(zu)沖之三(san)號(hao)”包含105個(ge)可讀取比特和182個(ge)耦合比特，多(duo)項(xiang)關鍵(jian)性能(neng)指標大幅提升。
經(jing)測試，“祖(zu)沖之三(san)號”完成(cheng)(cheng)83比特32層的(de)(de)隨機線(xian)路采樣，以目前最(zui)(zui)優經(jing)典算(suan)法為比較標準，計算(suan)速度比當(dang)前最(zui)(zui)快的(de)(de)超級計算(suan)機快千(qian)萬億倍，也比2024年10月谷歌公開發表的(de)(de)最(zui)(zui)新成(cheng)(cheng)果(guo)快百萬倍，為目前國(guo)際超導體系中最(zui)(zui)強的(de)(de)量子計算(suan)優越性。
國際學界(jie)主流觀(guan)點認為，量子計(ji)算(suan)發(fa)展需經(jing)歷“三(san)步走”：第一步是實現量子計(ji)算(suan)優越性(xing);第二步是研制可(ke)操縱數百個量子比特的(de)量子模擬機，解決一些超級計(ji)算(suan)機無法(fa)勝(sheng)任(ren)、具有(you)重大實用價值的(de)問題;第三(san)步是大幅(fu)提高量子比特的(de)操縱精(jing)度、集成數量和容錯能力，研制可(ke)編(bian)程的(de)通(tong)用量子計(ji)算(suan)機。
據(ju)悉，“祖(zu)沖(chong)之三號(hao)”科研團隊正在量子糾(jiu)錯(cuo)、量子糾(jiu)纏、量子模擬、量子化學等多方面加(jia)快(kuai)探索。
“我們正在開展(zhan)碼距為7的表面碼糾錯研(yan)究，取得(de)進展(zhan)后再擴(kuo)展(zhan)到9和(he)11，為實(shi)現大規模量子比特的集成和(he)操縱鋪平道路(lu)。”朱(zhu)曉波說。
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