“祖沖之二號”實現(xiàn)對“量子隨機線路取樣”任務快速求解

記者26日從中國科學技術大學獲悉，該校中科院量子信息與量子科技創(chuàng)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物理研究所合作，構建了66比特可編程超導量子計算原型機“祖沖之二號”，實現(xiàn)了對“量子隨機線路取樣”任務的快速求解。相關成果論文日前分別發(fā)表在《物理評論快報》和《科學通報》上。

量子計算優(yōu)越性，是量子計算發(fā)展的第一個里程碑，達到該里程碑需要相干操縱50個以上量子比特。超導量子比特是國際公認的有望實現(xiàn)可擴展量子計算的物理體系之一。潘建偉等長期瞄準超導量子計算領域，團隊在“祖沖之號”的基礎上，采用全新的倒裝焊3D封裝工藝，解決了大規(guī)模比特集成的問題，研制成功“祖沖之二號”，實現(xiàn)了66個數據比特、110個耦合比特、11路讀取的高密度集成，最大態(tài)空間維度達到了10的19次方。“祖沖之二號”采用可調耦合架構，實現(xiàn)了比特間耦合強度的快速、精確可調，顯著提高了并行量子門操作的保真度。通過量子編程的方式，研究人員實現(xiàn)了對量子隨機線路取樣，演示了“祖沖之二號”可用于執(zhí)行任意量子算法的編程能力。

根據現(xiàn)有理論，“祖沖之二號”處理的量子隨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，計算復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”后在超導量子比特體系首次達到“量子計算優(yōu)越性”里程碑，使我國成為目前唯一同時在兩種物理體系都達到這一里程碑的國家。

“祖沖之二號”量子計算優(yōu)越性的成功演示，為量子糾錯并進一步實現(xiàn)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編程能力，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(yōu)化等。(科技日報記者 吳長鋒)