中科大成功研制113个光子的“九章二号”量子计算原型机

近日，中国科学技术大学宣布，该校潘建伟、陆朝阳、刘乃乐等人与中科院上海微系统与信息技术研究所、国家并行计算机工程技术研究中心合作，近期成功构建 113 个光子 144 模式的量子计算原型机“九章二号”，求解高斯玻色取样数学问题比目前全球最快的超级计算机快 10 的 24 次方倍（亿亿亿倍），在研制量子计算机之路上迈出重要一步！

1981年，诺贝尔奖获得者理查德·费曼提出了量子计算机构想，如何把“构想”变成现实一直是科学家们的梦想。目前，量子计算已被认为可能是下一代信息革命的关键技术，可通过特定算法产生超越传统计算机的算力，解决重大经济社会问题。因此，研制量子计算机成为世界科技前沿重大挑战。

2020年，潘建伟团队成功构建76个光子的量子计算原型机“九章”，处理高斯玻色取样问题的速度只需要200秒，比超级计算机快一百万亿倍，使中国成为全球第二个实现“量子优越性”(也称量子霸权)的国家。

今年以来，潘建伟团队进行了一系列概念和技术创新，于近期成功研制出“九章二号”。“我们主要有三大突破，首先显著提高了量子光源的产率、品质和收集效率，将光源关键指标从63%提升到92%。其次，将多光子量子干涉线路从100维度增加到144维度，操纵的光子数从76个增加到113个。第三，新增了可编程功能。”研究团队成员、中科大教授陆朝阳说。

实验结果显示，“九章二号”的算力实现巨大提升。根据目前已发表的最优经典算法，“九章二号”求解高斯玻色取样问题的处理速度，比全球最快的超级计算机快亿亿亿倍，比“九章”快100亿倍。“九章二号”1毫秒可算出的问题，全球“最快超算”需30万亿年。

“目前的‘九章二号’还只是‘单项冠军’，但其超强算力，在图论、量子化学等领域具有潜在应用价值。”陆朝阳说。“未来的通用型量子计算机可望在密码破译、天气预报、材料设计、药物分析等领域发挥作用。”

10月25日，国际权威学术期刊《物理评论快报》发表了该研究成果。量子物理学家、加拿大卡尔加里大学教授巴里·桑德斯认为，这是“令人激动的实验杰作”。