《科技创新与品牌》杂志社2020中国科创记录

量子计算原型机“九章”问世

2020年12月4日,中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳团队,成功构建了76个光子的量子计算原型机“九章”。“九章”求解数学算法“高斯玻色取样”只需200秒,而目前世界最快的超级计算机“富岳”要用6亿年,且等效地比谷歌的“悬铃木”快一百亿倍。这一研究成果使我国成功达到了量子计算研究的第一个里程碑,实现量子计算优越性,相关论文于当日在线发表在国际学术期刊《科学》上。

2019年9月,谷歌推出53个量子比特的量子计算机“悬铃木”,对一个数学算法的计算只需200秒,而当时世界最快的超级计算机“顶峰”需要2天,谷歌因此宣称其实现了“量子霸权”。

由于量子计算机在原理上具有超快的并行计算能力,在一些具有重大社会和经济价值的问题上,相比经典计算机可实现指数级别的加速。当前,研制量子计算机已成为世界科技前沿的最大挑战之一,是欧美发达国家角逐的焦点。

国际上普遍认为量子计算机的研究遵循三个发展阶段。第一阶段,发展具备50-100个量子比特的高精度专用量子计算机,对一些超级计算机无法解决的高复杂度特定问题实现高效求解,实现计算科学中的“量子计算优越性”。第二阶段,通过对规模化多体量子体系的精确制备、操控与探测,研制可相干操纵数百个量子比特的量子模拟机,用于解决若干超级计算机无法胜任的具有重大实用价值的问题。第三阶段,争取在未来二三十年,提高量子比特的操纵精度,使之达到能超越量子计算苛刻的容错阈值(大于99.9%) ,大幅度提高可集成的量子比特数目至百万量级,实现容错量子逻辑门,研制出可编程的通用量子计算原型机。

潘建伟认为,目前我国已经走完量子计算发展的第一阶段。