曬曬咱的國之重器11：量子計算機“九章”

2020年12月4日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)宣布該校潘建偉院士團隊成功構(gòu)建76個光子的量子計算原型機“九章”。同日，國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)表了該成果，這是“一個最先進的實驗”“一個重大成就”，審稿人如此評價。

有多重大？答案是：這一突破使我國成為全球第二個實現(xiàn)“量子優(yōu)越性”的國家。

所謂“量子優(yōu)越性”，即對于特定任務(wù)，量子計算機可以解決，而現(xiàn)存的任何經(jīng)典計算機運用任何已知算法，都不能在一個可接受的時間內(nèi)完成。

有多“優(yōu)越”？“九章”對于處理高斯玻色取樣的速度比超級計算機“富岳”快100萬億倍，也就是說，當求解5000萬個樣本的高斯玻色取樣時，“九章”需200秒，而截至2020年，世界最快的超級計算機“富岳”需6億年。同時，“九章”克服了谷歌超導(dǎo)量子比特計算機“懸鈴木”的一個漏洞。

“在費曼提出量子計算的概念近40年后，‘九章’在實驗上嚴格地證明了量子計算的加速能力，把夢想變成了現(xiàn)實?！迸私▊F隊成員、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授陸朝陽說，和原子、離子、超導(dǎo)電路等類型的量子計算機相比，光量子計算可在室溫下、空氣中運行，能克服量子噪聲極限，結(jié)構(gòu)亦相對比較簡單?！啊耪隆沟梦覈谝淮芜M入國際量子計算第一方陣?！?/p>

“九章”啥樣？在安徽合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心，兩個通過光纖連接起來的長3米寬1.5米的不起眼“盒子”和“盒子”里密布的光學(xué)元器件，就是“九章”。“一個用來產(chǎn)生光源，另一個進行干涉，把光信號變成電信號后引到隔壁的探測器進行分析。”陸朝陽的學(xué)生、“九章”論文第一作者、95后博士生鐘翰森介紹。

值得一提的是，研制出“九章”的團隊，除了潘建偉、陸朝陽幾位導(dǎo)師外，主力都是像鐘翰森這樣的年輕人！

更值得驕傲的是，“九章”構(gòu)建后不到一年，2021年10月，“九章”的升級版“九章二號”成功構(gòu)建，再次刷新國際光量子操縱的技術(shù)水平，其處理特定問題比目前全球最快的超級計算機快億億億倍。

加上2021年10月中國科大發(fā)布的超導(dǎo)量子計算機“祖沖之二號”，這一系列令人矚目的成果，標志著我國已成為世界上唯一一個在超導(dǎo)和光量子兩個“賽道”上達到“量子優(yōu)越性”里程碑的國家。

“證明‘量子優(yōu)越性’，可以說是量子計算機研制征程上的一個里程碑?！耪露枴汀鏇_之二號’的誕生，像一對雙子星，照亮了量子應(yīng)用更廣闊的前程?！迸私▊フf。

（本報記者 常河）

來源：《光明日報》（2021年12月18日 01版）

責編：張永群

編輯：孫岱 張雪瑜