中新社合肥10月11日電 (記者 吳蘭)記者11日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，中國科學(xué)家近日成功構(gòu)建了255個光子的量子計算原型機(jī)“九章三號”，再度刷新了光量子信息的技術(shù)水平和量子計算優(yōu)越性的世界紀(jì)錄。

  根據(jù)公開發(fā)表的最優(yōu)經(jīng)典精確采樣算法，“九章三號”處理高斯玻色取樣速度比上一代“九章二號”提升一百萬倍；“九章三號”在百萬分之一秒時間內(nèi)所處理的最高復(fù)雜度的樣本，需要當(dāng)前最強(qiáng)的超級計算機(jī)“前沿”(Frontier)花費(fèi)超過二百億年的時間。

  這一成果是由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)中國科學(xué)院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院潘建偉、陸朝陽、劉乃樂等組成的研究團(tuán)隊與中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)所、國家并行計算機(jī)工程技術(shù)研究中心合作實現(xiàn)的。

  量子計算是后摩爾時代的一種新的計算范式，它在原理上具有超快的并行計算能力，可望通過特定量子算法在一些具有重大社會和經(jīng)濟(jì)價值的問題方面相比經(jīng)典計算機(jī)實現(xiàn)指數(shù)級別的加速。因而，研制量子計算機(jī)是當(dāng)前世界科技前沿的最大挑戰(zhàn)之一。

  為此，國際學(xué)術(shù)界制定了三步走的發(fā)展路線。其中，第一步是實現(xiàn)“量子計算優(yōu)越性”，即通過對近百個量子比特的高精度量子調(diào)控，對特定問題的求解展現(xiàn)超級計算機(jī)無法比擬的算力。

  2020年，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊成功構(gòu)建76光子的“九章”光量子計算原型機(jī)。2021年，該團(tuán)隊進(jìn)一步成功研制了113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(jī)，使中國成為唯一在光學(xué)和超導(dǎo)兩種技術(shù)路線都達(dá)到了“量子計算優(yōu)越性”的國家。

  經(jīng)過一系列的理論發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新，研究團(tuán)隊近日首次實現(xiàn)了對255個光子的操縱能力，極大地提升了光量子計算的復(fù)雜度。

  據(jù)介紹，在構(gòu)建“九章”系列光量子計算原型機(jī)的基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊還揭示了高斯玻色取樣和圖論之間的數(shù)學(xué)聯(lián)系，完成對稠密子圖和Max-Haf兩類具有實用價值的圖論問題的求解，相比經(jīng)典計算機(jī)精確模擬的速度快1.8億倍。此外，還在國際上首次演示了無條件的多光子量子精密測量優(yōu)勢。