近日消息，記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校潘建偉、朱曉波、彭承志等學(xué)者與相關(guān)科研院所合作，成功構(gòu)建了105比特（包含105個可讀取比特和182個耦合比特）超導(dǎo)量子計算原型機“祖沖之三號”，實現(xiàn)了對“量子隨機線路采樣”任務(wù)的快速求解。

與現(xiàn)有最優(yōu)經(jīng)典算法相比，“祖沖之三號”處理量子隨機線路采樣問題的速度比目前最快的超級計算機快15個數(shù)量級。這一成果是我國繼超導(dǎo)量子計算原型機“祖沖之二號”實現(xiàn)超導(dǎo)量子計算體系最強量子計算優(yōu)越性后，再一次打破超導(dǎo)體系量子計算優(yōu)越性紀(jì)錄。相關(guān)論文于北京時間3月3日以封面論文的形式發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》上。

“祖沖之三號”芯片示意圖。

中國科大  供圖“量子計算優(yōu)越性”驗證了量子計算系統(tǒng)能夠超越傳統(tǒng)超級計算機的可行性，是量子計算具備應(yīng)用價值的前提條件，也是當(dāng)前一個國家量子計算研究實力的直接體現(xiàn)。在這一方面，中美是目前國際第一方陣，呈現(xiàn)交替領(lǐng)先的態(tài)勢。

研究團隊在66比特“祖沖之二號”的基礎(chǔ)上，大幅提升了各項關(guān)鍵性能指標(biāo)，實現(xiàn)了105個數(shù)據(jù)比特、182個耦合比特的“祖沖之三號”，量子比特相干時間達到72μs，并行單比特門保真度達到99.90%，并行兩比特門保真度達到99.62%，并行讀取保真度達到99.13%，綜合性能達到國際領(lǐng)先水平。為測試其性能，團隊在“祖沖之三號”系統(tǒng)上完成了83 比特 32 層的隨機線路采樣，以目前最優(yōu)經(jīng)典算法為比較標(biāo)準(zhǔn)，計算速度比最強超算快15個數(shù)量級，也超過去年十月谷歌公開發(fā)表的最新成果6個數(shù)量級，為目前超導(dǎo)體系最強量子計算優(yōu)越性。

中國科大朱曉波教授（左）與學(xué)生討論實驗結(jié)果。  中國科大 供圖

量子優(yōu)越性是量子計算強大性能的綜合體現(xiàn)，是近期應(yīng)用探索和實現(xiàn)可拓展量子糾錯的基礎(chǔ)。在“祖沖之三號”取得最強“量子計算優(yōu)越性”后，團隊正繼續(xù)開展量子糾錯、量子糾纏、量子模擬、量子化學(xué)等多方面探索。“祖沖之三號”采用二維網(wǎng)格比特排布芯片架構(gòu)，直接兼容易于實現(xiàn)規(guī)?；卣沟谋砻娲a量子糾錯算法，目前團隊正基于“祖沖之三號”開展碼距為7的表面碼糾錯研究，已取得良好進展，并計劃進一步將碼距擴展到9和11，為實現(xiàn)大規(guī)模量子比特的集成和操縱鋪平道路。

《物理評論快報》審稿人高度評價這一工作，認為這一工作“構(gòu)建了目前最高水準(zhǔn)的超導(dǎo)量子計算機”，“是對此前66比特處理器（祖沖之二號）的重大升級”。鑒于該項研究工作的重要性，美國物理學(xué)會同期在《物理》（Physics）雜志上特別刊發(fā)觀點論文，深入解讀并重點介紹了該研究的創(chuàng)新之處與重要意義。