陸建成「九章三號」 比全球最快超級電腦快一億億倍

「九章三号」实验装置示意图。 央视新闻

据《央视新闻》，中国科学技术大学中国科学院量子资讯与量子科技创新研究院潘建伟、陆朝阳、刘乃乐等组成的研究团队与中国科学院上海微系统与资讯科技研究所、国家并行电脑工程技术研究中心合作，成功构建了255个光子的量子计算原型机「九章三号」，再度刷新了光量子资讯的技术水平和量子计算优越性的世界纪录。新华社则报导说，求解高斯玻色取样数学问题比目前全球最快的超级电脑快一亿亿倍，在研发量子电脑之路上迈出重要一步。

央视新闻报导称，科研人员设计时空解复用的光子侦测新方法，建构高保真度的准光子数可分辨侦测器，提升了光子操纵等级和量子计算复杂度。根据公开正式发表的最优经典精确取样演算法，「九章三号」处理高斯玻色取样的速度比上一代「九章二号」提升一百万倍。

「九章三号」在百万分之一秒时间内所处理的最高复杂度的样本，需要当前最强的超级电脑「前沿」花费超过二百亿年的时间。这项成果进一步巩固了我国在光量子运算领域的国际领先地位。

报导说。量子计算是后摩尔时代的一种新的计算范式，它在原理上具有超快的平行计算能力，有望通过特定量子算法在一些具有重大社会和经济价值的问题方面相比经典计算机实现指数级别的加速。因而，研发量子电脑是当前世界科技前沿的最大挑战之一。

报导说，为此，国际学术界制定了三步骤的发展路线。其中，第一步是实现「量子计算优越性」，即透过对近百个量子位元的高精度量子调控，对特定问题的求解展现超级电脑无法比拟的算力。同时，在此过程中，发展出可扩展的量子调控技术，为具备容错能力的通用量子电脑的研发提供技术基础。

2020年，中国科学技术大学团队成功建造76光子的「九章」光量子计算原型机，首次在国际上实现光学系统的「量子计算优越性」，并克服了谷歌实验中量子优越性依赖于样本数量的漏洞。2021年，中国科大团队进一步成功研制了113光子的可相位编程的「九章二号」和56比特的「祖冲之二号」量子计算原型机，使中国大陆成为唯一在光学和超导两种技术路线都达到了「量子计算优越性」的国家。

而这次，透过一系列创新，中国科学技术大学团队首次实现了对255个光子的操纵能力，大大提升了光量子运算的复杂度，处理高斯玻色取样的速度比「九章二号」提升了一百万倍。在建构「九章」系列光量子计算原型机的基础上，研究团队也揭示了高斯玻色取样和图论之间的数学联系，完成对稠密子图等两类具有实用价值的图论问题的求解，相较于经典电脑精确模拟的速度快1.8亿倍。此外，在国际上又首次展示了无条件的多光子量子精密测量优势。