祖沖之三號發(fā)布：再次打破“量子計算優(yōu)越性”紀(jì)錄

3月4日消息（顏翊）昨日，目前最高水準(zhǔn)的超導(dǎo)量子計算機(jī)——祖沖之三號正式對外發(fā)布。

據(jù)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)消息，中國科大、上海量子科學(xué)研究中心、濟(jì)南量子院等9家單位共同合作，成功構(gòu)建了105比特（包含105個可讀取比特和182個耦合比特）超導(dǎo)量子計算原型機(jī)“祖沖之三號”，實現(xiàn)了對“量子隨機(jī)線路取樣”任務(wù)的快速求解。

圖:祖沖之三號芯片示意圖。105個可讀取比特和182個耦合比特集成在同一個芯片上執(zhí)行量子隨機(jī)線路采樣任務(wù)

與現(xiàn)有最優(yōu)經(jīng)典算法相比，“祖沖之三號”處理量子隨機(jī)線路取樣問題的速度比目前最快的超級計算機(jī)快15個數(shù)量級，超過谷歌2024年10月公開發(fā)表的最新成果6個數(shù)量級。

這一成果是我國繼超導(dǎo)量子計算原型機(jī)“祖沖之二號”實現(xiàn)超導(dǎo)量子計算體系最強(qiáng)量子計算優(yōu)越性后，再一次打破超導(dǎo)體系量子計算優(yōu)越性紀(jì)錄。相關(guān)論文于北京時間3月3日以封面論文的形式發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》上。

“量子計算優(yōu)越性”驗證了量子計算系統(tǒng)能夠超越傳統(tǒng)超級計算機(jī)的可行性，是量子計算具備應(yīng)用價值的前提條件，也是當(dāng)前一個國家量子計算研究實力的直接體現(xiàn)。在這一方面，中美是目前國際第一方陣，呈現(xiàn)交替領(lǐng)先的態(tài)勢。

此次成果中，研究團(tuán)隊在66比特“祖沖之二號”的基礎(chǔ)上，大幅提升了各項關(guān)鍵性能指標(biāo)，實現(xiàn)了105個數(shù)據(jù)比特、182個耦合比特的“祖沖之三號”， 量子比特相干時間達(dá)到72us，并行單比特門保真度達(dá)到99.90%，并行兩比特門保真度達(dá)到99.62%，并行讀取保真度達(dá)到99.13%，綜合性能達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

為測試其性能，團(tuán)隊在“祖沖之三號” 系統(tǒng)上完成了83比特32層的隨機(jī)線路取樣，以目前最優(yōu)經(jīng)典算法為比較標(biāo)準(zhǔn)，計算速度比最強(qiáng)超算快15個數(shù)量級，也超過去年十月谷歌公開發(fā)表的最新成果6個數(shù)量級，為目前超導(dǎo)體系最強(qiáng)量子計算優(yōu)越性。

量子優(yōu)越性是量子計算強(qiáng)大性能的綜合體現(xiàn)，是近期應(yīng)用探索和實現(xiàn)可拓展量子糾錯的基礎(chǔ)。在“祖沖之三號”取得最強(qiáng)“量子計算優(yōu)越性”后，團(tuán)隊正繼續(xù)開展量子糾錯、量子糾纏、量子模擬、量子化學(xué)等多方面探索。“祖沖之三號”采用二維網(wǎng)格比特排布芯片架構(gòu)，直接兼容易于實現(xiàn)規(guī)?；卣沟谋砻娲a量子糾錯算法，目前團(tuán)隊正基于“祖沖之三號”開展碼距為7的表面碼糾錯研究，已取得良好進(jìn)展，并計劃進(jìn)一步將碼距擴(kuò)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。

安徽省量子信息工程技術(shù)研究中心副主任、國盾量子計算業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人王哲輝表示，“祖沖之號”系列成果，不僅是產(chǎn)學(xué)研合作實現(xiàn)世界量子計算發(fā)展里程碑的典范，更映射出中國超導(dǎo)量子科技產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的縮影。

值得注意的是，論文中有20位署名作者來自國盾量子。國盾量子作為唯一企業(yè)參與單位，為實驗提供了室溫電子學(xué)等設(shè)備軟硬件開發(fā)、量子計算機(jī)整機(jī)搭建及運維等支持。

從祖沖之一號、二號到此次的三號，國盾量子始終與研發(fā)團(tuán)隊保持緊密合作，以豐富的工程化產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗，為中國量子信息領(lǐng)域重大創(chuàng)新突破貢獻(xiàn)力量。通過參與上述前沿研究，國盾量子也用十年時間，搭建起覆蓋核心組件、整機(jī)系統(tǒng)、云服務(wù)的國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈鏈條，為世界提供超導(dǎo)量子計算整體解決方案的“中國選項”。

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