4.2小时完成数万年计算，比超级计算机快亿亿亿倍！量子计算机“祖冲之号”“九章”再升级

博雯 发自 凹非寺 量子位 报道 | 公众号 QbitAI

近日，我国在超导量子和光量子两种系统的量子计算领域再次取得重要进展！

距离宣布又一次实现“量子计算优越性”仅过去三个月，潘建伟团队就再次将可编程超导量子计算原型机“祖冲之号”升级。

在计算复杂度上，新的原型机比谷歌的Sycamore量子计算机高一百万倍，比三个月前的“祖冲之号”高一千倍，还能实现更大规模的“量子随机线路取样”任务。

同时，光量子计算领域也推出了“九章二号”。

新的原型机从之前的76个光子增加到了113个光子，处理特定问题的速度比超级计算机快亿亿亿倍。

这两大领域的重要进展，也使得我国成为目前世界上唯一在两种物理体系达到“量子计算优越性”里程碑的国家。

4.2小时完成数万年工作

在论文中，潘建伟团队将这次新推出的超导量子计算系统命名为祖冲之2.1。

△祖冲之2.1量子处理器的装置示意图

对比之前的62比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之号”，这次的“版本更新”多了不少内容。

祖冲之2.1首先对读出性能进行了升级，其读出保真度平均可达97.74%，最高可达99.1%。

更强大的量子处理器也能够实现更大规模的随机量子电路采样，其系统规模可达可达60个量子比特和24个周期。

△处理器结构拓扑图

而在计算复杂度上，祖冲之2.1在60比特24周期的采样任务上比Sycamore上最难的任务高出6个数量级，比祖冲之2.0高出5000倍。

同时，使用张量网络算法和超级计算机模拟随机电路采样实验的时间需要4.8×104年（数万年），而祖冲之2.1只需要约4.2小时，相当于提速了一千万倍。

比超级计算机快亿亿亿倍

光量子领域的研究则主要来自一个新的、可编程的高斯玻色取样（GBS）实验，该实验在144模的光子电路下产生了113个探测事件。

也就是中科大教授陆朝阳所介绍的，把九章光量子计算机从之前的76个光子增加到了113个光子。

在计算成本上，“九章二号”输出的希尔伯特空间维度高达1043，达到了一个新的记录：

而采样率比使用超级计算机快1024，相当于是快了亿亿亿倍。

对于这项研究，中国科学技术大学教授陆朝阳在接受采访时表示：

量子计算机对特定问题的求解超越超级计算机，这就是“量子计算优越性”，也是量子计算发展的第一个里程碑。

而无论是光量子比特，还是超导量子比特，都是国际公认的有望实现可扩展量子计算的物理体系。

那么在取得了这两大领域的重要进展之后，下一步要做什么呢？

据央视网报道，潘建伟团队希望他们能在未来4到5年内努力实现量子纠错，以此来研究探索一些专用的量子计算机或者量子模拟机，从而解决一些具有重大应用价值的科学问题。

论文： [1]https://arxiv.org/abs/2109.03494 [2]https://arxiv.org/abs/2106.15534

参考链接： https://news.sina.com.cn/c/2021-10-26/doc-iktzqtyu3539298.shtml

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