祖沖之二號完成對量子隨機(jī)線路取樣任務(wù)快速求解 實現(xiàn)量子計算優(yōu)越性

從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)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(tuán)隊與中科院上海技術(shù)物理研究所合作，構(gòu)建了66比特可編程超導(dǎo)量子計算原型機(jī)“祖沖之二號”，實現(xiàn)了對“量子隨機(jī)線路取樣”任務(wù)的快速求解。相關(guān)成果論文日前分別發(fā)表在《物理評論快報》和《科學(xué)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(dá)到該里程碑需要相干操縱50個以上量子比特。超導(dǎo)量子比特是國際公認(rèn)的有望實現(xiàn)可擴(kuò)展量子計算的物理體系之一。潘建偉等長期瞄準(zhǔn)超導(dǎo)量子計算領(lǐng)域，團(tuán)隊在“祖沖之號”的基礎(chǔ)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(shù)據(jù)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(dá)到了10的19次方。“祖沖之二號”采用可調(diào)耦合架構(gòu)，實現(xiàn)了比特間耦合強(qiáng)度的快速、精確可調(diào)，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(jī)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(jù)現(xiàn)有理論，“祖沖之二號”處理的量子隨機(jī)線路取樣問題的速度比目前最快的超級計算機(jī)快7個數(shù)量級，計算復(fù)雜度比谷歌公開報道的53比特超導(dǎo)量子計算原型機(jī)“懸鈴木”提高了6個數(shù)量級，這一成果是我國繼光量子計算原型機(jī)“九章”后在超導(dǎo)量子比特體系首次達(dá)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(dá)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(jìn)一步實現(xiàn)通用量子計算奠定了基礎(chǔ)。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(lǐng)域找到有實用價值的應(yīng)用，預(yù)期應(yīng)用包括量子機(jī)器學(xué)習(xí)、量子化學(xué)、量子近似優(yōu)化等。(吳長鋒)

關(guān)鍵詞： 祖沖之二號 量子隨機(jī)線路 取樣任務(wù) 求解