比世界第一超算快一百萬億倍

我量子計算原型機“九章”問世

【本報特約記者謝震霖上海四日電】中國科學技術大學潘建偉研究團隊與中科院上海微系統所等合作，成功研製出量子計算原型機“九章”，其處理特定問題的速度比目前最快的超級計算機快一百萬億倍。

這一成果使我國成功實現了量子計算研究的第一個里程碑——量子計算優越性，相關論文四日在國際學術期刊《科學》發表，雜誌審稿人評價該工作是“一個最先進的實驗”“一個重大成就”。未來，這項工作預計還將有提升空間，並能激發更多經典算法模擬方面的工作。

我國處第一方陣

當前，研製量子計算機已成為世界科技前沿的最大挑戰之一，也是歐美發達國家競相角逐的焦點。潘建偉團隊一直在光量子信息處理方面處於國際領先水平。二○一七年，該團隊構建了世界首台超越早期經典計算機(ENIAC)的光量子計算原型機。二○一九年，團隊進一步研製了國際最高性能單光子光源，輸出了複雜度相當於四十八個量子比特的希爾伯特態空間，已逼近“量子計算優越性”。

中國科學院院士、中國科技大學教授潘建偉說：“九章”展示了量子計算的強大的算力。我們將把它初步用於量子化學的一些研究，圖論裡面的一些組合數學方面的一些研究，甚至也可以用於一些機器學習的研究，所以它就可以把有些傳統上認為是比較困難的問題，用我們的計算機就可以來做一些有效的、有益的探索。

據了解，“九章”量子計算原型機確立了我國在國際量子計算研究中的第一方陣地位，為未來實現規模化量子模擬機奠定了技術基礎。隨着計算能力的進一步提升，量子計算機將有望在密碼破譯、材料設計、藥物分析等具有實用價值的領域發揮重要作用。

量子計算優越性

實驗結果顯示，“九章”處理特定問題的速度比目前世界排名第一的超級計算機“富岳”快一百萬億倍，同時也等效地比谷歌去年發佈的五十三比特量子計算原型機”懸鈴木”快一百億倍，成功實現了量子計算領域的第一個里程碑——量子計算優越性。

團隊主要成員、中國科技大學教授陸朝陽介紹說，量子計算機是利用量子力學的原理，量子力學它可以允許一個物體同時處於多種狀態。比如說○和一同時存在，它可以做一個原理上叫做並行計算，就是很多個任務可以一起完成，因此它就有了這樣一種超越經典計算機的計算能力。

潘建偉解釋，在我們的量子計算裡面，第一個里程碑性的目標就是要來展示量子計算的優越性。我們在高斯波色採樣實驗當中構建了一個量子計算的原型機，可以比目前最快的超算能夠快十的十四次方倍，就相當於我這裡算一分鐘的東西，用“富岳號”拿來算的話，要算一億年它才能把這個事情給算完，這就是叫做量子優越性。就是我總算可以演示某個功能比傳統的超級計算機算得好了，這樣的話我們就可以進一步地去尋找各種各樣的應用。

研可編程原型機

潘建偉披露，這台量子原型機命名為“九章”，是為了紀念中國古代最早的數學專著《九章算術》。

在“九章”量子原型機的基礎上，研究團隊將通過提高量子比特的操縱精度等一系列技術攻關，力爭盡早研製出可編程的通用量子計算原型機。他表示，通過十五年到二十年的努力，能夠研製出通用的量子計算機，這樣的話它就可以來解決很多非常廣泛的問題了。比如包括密碼分析、氣象預報、藥物設計，探索物理學或者化學生物學裡面的一些複雜的問題。