潘建偉團隊證明“祖衝之號”量子計算優越性:讓超算望塵莫及

2021年07月02日13:00

  澎湃新聞記者 朱雷 廖豔 喻琰 實習生 趙若竹

  “我們估計‘祖衝之號’在1.2小時內完成的采樣任務,最強大的超級計算機至少需要8年的時間。”6月28日,中國科學院院士、中國科學技術大學教授潘建偉的團隊在arXiv平台上傳題為“Strong quantum computational advantage using a superconducting quantum processor”(使用超導量子處理器具備強大的量子計算優勢)的論文預印版中寫道。

  潘建偉團隊稱,為了證明量子計算的優越性,用高精度的控製將量子位擴展到大量量子位是必不可少的。該團隊開發了一個二維可編程超導量子處理器——祖衝之號,它是由66個功能量子比特組成的可調諧耦合結構,這比之前的原型機增加了4個量子比特。

  “我們使用隨機量子電路采樣作為衡量量子處理器整體能力的指標。”潘建偉團隊表示,實驗結果表明,該處理器能夠以高達56個量子比特和20個週期的系統大小完成采樣任務。

  潘建偉團隊稱,該實驗明確建立了一個計算任務,量子計算機可以在1.2小時內完成,但對於任何超級計算機來說,至少需要一個不合理的時間。

  澎湃新聞注意到,祖衝之號於今年5月研製成功,相關研究成果於2021年5月7日在線發表在國際學術期刊《科學》雜誌上。

  中國科學院量子信息與量子科技創新研究院官網刊文介紹稱,量子計算機在原理上具有超快的並行計算能力,可望通過特定算法在一些具有重大社會和經濟價值的問題方面(如密碼破譯、大數據優化、材料設計、藥物分析等)相比經典計算機實現指數級別的加速。

  當前,量子計算機研製作為世界科技前沿的重大挑戰之一,已經成為歐美各發達國家競相角逐的焦點。超導量子計算,作為最有希望實現可拓展量子計算的候選者之一,其核心目標是如何同步地增加所集成的量子比特數目以及提升超導量子比特性能,從而能夠高精度相干操控更多的量子比特,實現對特定問題處理速度上的指數加速,並最終應用於實際問題中。

  上述文章稱,潘建偉、朱曉波、彭承誌等長期瞄準超導量子計算的上述核心目標,取得了一系列重要進展。近期,該團隊在自主研製二維結構超導量子比特芯片的基礎上,成功構建了國際上超導量子比特數目最多、包含62個比特的可編程超導量子計算原型機“祖衝之號”,並在該系統上成功進行了二維可編程量子行走的演示。此外,基於“祖衝之號”量子計算原型機的二維可編程量子行走在量子搜索算法、通用量子計算等領域具有潛在應用,將是後續發展的重要方向。上述項目受到了中國科學院、安徽省、科技部、上海市和基金委的支持。

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