陸建成「九章三號」 比全球最快超級電腦快一億億倍

「九章三號」實驗裝置示意圖。 央視新聞

據《央視新聞》，中國科學技術大學中國科學院量子資訊與量子科技創新研究院潘建偉、陸朝陽、劉乃樂等組成的研究團隊與中國科學院上海微系統與資訊科技研究所、國家並行電腦工程技術研究中心合作，成功構建了255個光子的量子計算原型機「九章三號」，再度刷新了光量子資訊的技術水平和量子計算優越性的世界紀錄。新華社則報導說，求解高斯玻色取樣數學問題比目前全球最快的超級電腦快一億億倍，在研發量子電腦之路上邁出重要一步。

央視新聞報導稱，科研人員設計時空解複用的光子偵測新方法，建構高保真度的準光子數可分辨偵測器，提升了光子操縱等級和量子計算複雜度。根據公開正式發表的最優經典精確取樣演算法，「九章三號」處理高斯玻色取樣的速度比上一代「九章二號」提升一百萬倍。

「九章三號」在百萬分之一秒時間內所處理的最高複雜度的樣本，需要當前最強的超級電腦「前沿」花費超過二百億年的時間。這項成果進一步鞏固了我國在光量子運算領域的國際領先地位。

報導說。量子計算是後摩爾時代的一種新的計算範式，它在原理上具有超快的平行計算能力，有望通過特定量子算法在一些具有重大社會和經濟價值的問題方面相比經典計算機實現指數級別的加速。因而，研發量子電腦是當前世界科技前沿的最大挑戰之一。

報導說，爲此，國際學術界制定了三步驟的發展路線。其中，第一步是實現「量子計算優越性」，即透過對近百個量子位元的高精度量子調控，對特定問題的求解展現超級電腦無法比擬的算力。同時，在此過程中，發展出可擴展的量子調控技術，爲具備容錯能力的通用量子電腦的研發提供技術基礎。

2020年，中國科學技術大學團隊成功建造76光子的「九章」光量子計算原型機，首次在國際上實現光學系統的「量子計算優越性」，並克服了谷歌實驗中量子優越性依賴於樣本數量的漏洞。2021年，中國科大團隊進一步成功研製了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，使中國大陸成爲唯一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。

而這次，透過一系列創新，中國科學技術大學團隊首次實現了對255個光子的操縱能力，大大提升了光量子運算的複雜度，處理高斯玻色取樣的速度比「九章二號」提升了一百萬倍。在建構「九章」系列光量子計算原型機的基礎上，研究團隊也揭示了高斯玻色取樣和圖論之間的數學聯繫，完成對稠密子圖等兩類具有實用價值的圖論問題的求解，相較於經典電腦精確模擬的速度快1.8億倍。此外，在國際上又首次展示了無條件的多光子量子精密測量優勢。