最快！我國(guó)量子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)算力全球領(lǐng)先

200秒只是短短一瞬，6億年早已是滄海桑田。12月4日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)宣布該校潘建偉等人成功構(gòu)建76個(gè)光子的量子計(jì)算原型機(jī)“九章”，求解數(shù)學(xué)算法高斯玻色取樣只需200秒，而目前世界最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)要用6億年。這一突破使我國(guó)成為全球第二個(gè)實(shí)現(xiàn)“量子優(yōu)越性”的國(guó)家。

“量子優(yōu)越性像個(gè)門檻，是指當(dāng)新生的量子計(jì)算原型機(jī)，在某個(gè)問(wèn)題上的計(jì)算能力超過(guò)了最強(qiáng)的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，就證明其未來(lái)有多方超越的可能。”中科大教授陸朝陽(yáng)說(shuō)，多年來(lái)國(guó)際學(xué)界高度關(guān)注、期待這個(gè)里程碑式轉(zhuǎn)折點(diǎn)到來(lái)。

這是光量子干涉實(shí)物圖：左下方為輸入光學(xué)部分，右下方為鎖相光路，上方共輸出100個(gè)光學(xué)模式，分別通過(guò)低損耗單模光纖與100超導(dǎo)單光子探測(cè)器連接。新華社發(fā)

去年9月，美國(guó)谷歌公司推出53個(gè)量子比特的計(jì)算機(jī)“懸鈴木”，對(duì)一個(gè)數(shù)學(xué)算法的計(jì)算只需200秒，而當(dāng)時(shí)世界最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)“頂峰”需2天，實(shí)現(xiàn)了“量子優(yōu)越性”。

近期，潘建偉團(tuán)隊(duì)與中科院上海微系統(tǒng)所、國(guó)家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心合作，成功構(gòu)建76個(gè)光子的量子計(jì)算原型機(jī)“九章”。

實(shí)驗(yàn)顯示，當(dāng)求解5000萬(wàn)個(gè)樣本的高斯玻色取樣時(shí)，“九章”需200秒，而目前世界最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)“富岳”需6億年。等效來(lái)看，“九章”的計(jì)算速度比“懸鈴木”快100億倍，并彌補(bǔ)了“懸鈴木”依賴樣本數(shù)量的技術(shù)漏洞。

這是100模式相位穩(wěn)定干涉儀：光量子干涉裝置集成在20cm*20cm的超低膨脹穩(wěn)定襯底玻璃上, 用于實(shí)現(xiàn)50路單模壓縮態(tài)間的兩兩干涉，并高精度地鎖定任意兩路光束間的相位。新華社發(fā)

據(jù)悉，潘建偉團(tuán)隊(duì)這次突破歷經(jīng)20年，主要攻克高品質(zhì)光子源、高精度鎖相、規(guī)?；缮嫒蠹夹g(shù)難題。

“比如說(shuō)，我們每次喝下一口水很容易，但每次喝下一個(gè)水分子很困難。”潘建偉說(shuō)，光子源要保證每次只放出1個(gè)光子，且每個(gè)光子一模一樣，這是巨大挑戰(zhàn)。同時(shí)，鎖相精度要在10的負(fù)9次方以內(nèi)，相當(dāng)于100公里距離的傳輸誤差不能超過(guò)一根頭發(fā)直徑。

這是光量子干涉示意圖。新華社發(fā)

與通用計(jì)算機(jī)相比，“九章”還只是“單項(xiàng)冠軍”。但其超強(qiáng)算力，在圖論、機(jī)器學(xué)習(xí)、量子化學(xué)等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價(jià)值。

12月4日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)表了該成果，審稿人評(píng)價(jià)這是“一個(gè)最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)”“一個(gè)重大成就”。新華社合肥12月4日電（記者徐海濤、周暢）