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        中國科學家成功打造“九章三號”量子計算原型機

        導讀中國科學技術大學的潘建偉、陸朝陽等一支卓越的研究團隊與中國科學院上海微系統與信息技術研究所、國家并行計算機工程技術研究中心成功合作,宣布他們已經成功構建了一臺名為“九章三號”的量子計算原型機,其中包括255個光子。

        中國科學家再次在量子計算領域取得了令人矚目的突破。10月11日,中國科學技術大學的潘建偉、陸朝陽等一支卓越的研究團隊與中國科學院上海微系統與信息技術研究所、國家并行計算機工程技術研究中心成功合作,宣布他們已經成功構建了一臺名為“九章三號”的量子計算原型機,其中包括255個光子。這一創舉再次刷新了光量子信息技術領域的世界紀錄,特別是在處理高斯玻色取樣數學問題方面,其速度比目前全球最快的超級計算機快了驚人的百億倍。這個重大突破標志著中國在研發量子計算機方面邁出了關鍵一步。

        這一突破性成果首次在國際知名學術期刊《物理評論快報》上發表。據公開披露的數據,新一代的“九章三號”在處理高斯玻色取樣問題方面,比前一代的“九章二號”提高了一百萬倍的速度,這意味著“九章三號”可以在僅1微秒內解決目前全球最快的超級計算機“前沿”(Frontier)需要約200億年的問題。這一巨大的性能提升將對眾多領域的科學和工程問題產生深遠的影響。

        量子計算代表了一種新的計算范式,被認為是后摩爾時代的未來。其基本原理是具備超快的并行計算能力,能夠通過特定的量子算法在一些具有重大社會和經濟價值的問題上實現指數級的加速,這使得量子計算機的研發成為世界科技前沿的巨大挑戰之一。

        國際學術界已經制定了三步走的發展路線,其中第一步就是實現“量子計算優越性”。這意味著通過對近百個量子比特的高精度量子控制,對特定問題的求解能夠展現出超級計算機無法比擬的計算能力。與此同時,這一過程也推動了可擴展的量子控制技術的發展,為研發具有容錯能力的通用量子計算機奠定了技術基礎。

        中國科學技術大學的團隊在此領域一直處于領先地位。在2020年,他們成功構建了76個光子的“九章”光量子計算原型機,首次在國際上證明了光學系統的“量子計算優越性”,并克服了谷歌實驗中量子優越性依賴于樣本數量的漏洞。隨后,2021年,他們又成功研制了113個光子的可相位編程的“九章二號”和56比特的“祖沖之二號”量子計算原型機,使中國成為唯一一個在光學和超導兩種技術路線都達到了“量子計算優越性”的國家。

        通過一系列的創新,中國科學技術大學的團隊首次實現了對255個光子的操縱,大幅提升了光量子計算的復雜度,同時處理高斯玻色取樣的速度比“九章二號”提高了一百萬倍。在構建“九章”系列光量子計算原型機的過程中,研究團隊還揭示了高斯玻色取樣和圖論之間的數學聯系,成功求解了稠密子圖等兩類具有實際應用價值的圖論問題,相對于經典計算機的精確模擬,速度快了1.8億倍。此外,他們還在國際上首次演示了無條件的多光子量子精密測量優勢,進一步推動了量子計算領域的發展。這一系列突破為量子計算機的實際應用和未來發展打開了全新的可能性,也展示了中國在這一領域的卓越實力和領導地位。

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