當(dāng)?shù)貢r(shí)間3月3日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士、朱曉波教授及彭承志等超導(dǎo)量子團(tuán)隊(duì)科研人員成功構(gòu)建105比特超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)“祖沖之三號(hào)”的相關(guān)成果在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》發(fā)表。

研究成果顯示，“祖沖之三號(hào)”在處理量子隨機(jī)線路采樣問題的速度比目前國(guó)際最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)快千萬(wàn)億倍，再次打破超導(dǎo)體系量子計(jì)算優(yōu)越性世界紀(jì)錄。審稿人認(rèn)為中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)“構(gòu)建了目前最高水準(zhǔn)的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)”。

去年12月，第一財(cái)經(jīng)已經(jīng)報(bào)道過由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)超導(dǎo)量子團(tuán)隊(duì)研發(fā)的105個(gè)量子比特的“祖沖之三號(hào)”量子計(jì)算機(jī)相關(guān)科研成果。此次《物理評(píng)論快報(bào)》論文的刊發(fā)也是對(duì)這項(xiàng)研究成果的最新認(rèn)可。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，“祖沖之三號(hào)”的性能優(yōu)于谷歌在《自然》雜志發(fā)表的72個(gè)量子比特的“懸鈴木”，這也是目前超導(dǎo)量子計(jì)算的最強(qiáng)優(yōu)越性。“量子計(jì)算優(yōu)越性”是指量子計(jì)算機(jī)需要在特定的問題求解上，表現(xiàn)出超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)的能力，從而解決連超級(jí)計(jì)算機(jī)都無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)解決的計(jì)算任務(wù)。

2021年，潘建偉團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建66比特的超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)“祖沖之二號(hào)”，求解量子隨機(jī)線路采樣問題比當(dāng)時(shí)全球最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)快1000萬(wàn)倍以上。經(jīng)過三年多聚力攻關(guān)，他們新研制的“祖沖之三號(hào)”包含105個(gè)可讀取比特和182個(gè)耦合比特，多項(xiàng)關(guān)鍵性能指標(biāo)大幅提升。

經(jīng)測(cè)試，“祖沖之三號(hào)”完成83比特32層的隨機(jī)線路采樣，以目前最優(yōu)經(jīng)典算法為比較標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算速度比當(dāng)前最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)快千萬(wàn)億倍，也比2024年10月谷歌公開發(fā)表的最新成果快百萬(wàn)倍，為目前國(guó)際超導(dǎo)體系中最強(qiáng)的量子計(jì)算優(yōu)越性。

“祖沖之三號(hào)”科研團(tuán)隊(duì)正在量子糾錯(cuò)、量子糾纏、量子模擬、量子化學(xué)等多方面加快探索。實(shí)現(xiàn)多比特糾纏能夠提升量子處理器的性能，它允許量子比特之間即使相隔很遠(yuǎn)也能瞬間影響彼此的狀態(tài)。在超導(dǎo)領(lǐng)域，隨著錯(cuò)誤率下降，多比特糾纏在整個(gè)量子計(jì)算領(lǐng)域會(huì)呈現(xiàn)加速的趨勢(shì)。

“我們正在開展碼距為7的表面碼糾錯(cuò)研究，取得進(jìn)展后再擴(kuò)展到9和11，為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子比特的集成和操縱鋪平道路。”朱曉波說道。

他進(jìn)一步向第一財(cái)經(jīng)記者解釋稱，所謂的“碼距”是量子糾錯(cuò)中的概念，碼距越大，參與糾錯(cuò)的比特?cái)?shù)量就越多，量子糾錯(cuò)能力越強(qiáng)。“如果有一天我們可以做出一個(gè)錯(cuò)誤率極低的量子比特，那就能通過糾錯(cuò)走向真正的通用容錯(cuò)量子計(jì)算了。”朱曉波表示。

國(guó)際學(xué)界主流觀點(diǎn)認(rèn)為，量子計(jì)算發(fā)展需經(jīng)歷“三步走”：第一步是實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算優(yōu)越性；第二步是研制可操縱數(shù)百個(gè)量子比特的量子模擬機(jī)，解決一些超級(jí)計(jì)算機(jī)無(wú)法勝任、具有重大實(shí)用價(jià)值的問題；第三步是大幅提高量子比特的操縱精度、集成數(shù)量和容錯(cuò)能力，研制可編程的通用量子計(jì)算機(jī)。

潘建偉近日在《自然》“世界觀點(diǎn)（World View）”專欄發(fā)表文章稱：“盡管量子信息科學(xué)具有廣闊的應(yīng)用前景，但目前大部分第二次量子革命技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)室階段，要實(shí)現(xiàn)廣泛的應(yīng)用還需要長(zhǎng)時(shí)間的努力。”

他提醒業(yè)界應(yīng)警惕防止泡沫的產(chǎn)生。“盡管有不少企業(yè)宣稱可以在金融、蛋白模擬等復(fù)雜計(jì)算領(lǐng)域提供量子計(jì)算服務(wù)，但實(shí)際上相關(guān)技術(shù)報(bào)道中僅演示了小規(guī)模的量子算法。”潘建偉稱，“當(dāng)前量子計(jì)算機(jī)的硬件水平尚無(wú)法在具有實(shí)用價(jià)值的問題上體現(xiàn)量子優(yōu)勢(shì)，距離大規(guī)模商用還很遙遠(yuǎn)?？浯笃湓~的宣稱會(huì)誤導(dǎo)公眾和投資人對(duì)量子計(jì)算產(chǎn)生不切實(shí)際的期望。”

近年來對(duì)量子信息技術(shù)的民間投資已經(jīng)開始活躍，其中包括谷歌、IBM、微軟、英偉達(dá)等科技巨頭，加速了量子計(jì)算從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的迭代步伐。

對(duì)此，潘建偉呼吁，量子信息技術(shù)的發(fā)展需要長(zhǎng)期的資金支持。其中，穩(wěn)定的政府投入是量子信息技術(shù)長(zhǎng)期發(fā)展的基本保障。他還呼吁，廣泛且積極的國(guó)際合作交流至關(guān)重要。