記者10月11日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校中國科學(xué)院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院潘建偉、陸朝陽、劉乃樂等組成的研究團隊與其他單位合作，成功構(gòu)建了255個光子的量子計算原型機“九章三號”，再度刷新了光量子信息的技術(shù)水平和量子計算優(yōu)越性的世界紀(jì)錄。
科研人員設(shè)計了時空解復(fù)用的光子探測新方法，構(gòu)建了高保真度的準(zhǔn)光子數(shù)可分辨探測器，提升了光子操縱水平和量子計算復(fù)雜度。“九章三號”處理高斯玻色取樣的速度比上一代“九章二號”提升一百萬倍，比目前全球最快的超級計算機快一億億倍。這一成果進一步鞏固了我國在光量子計算領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位。
量子計算在原理上具有超快的并行計算能力，可望通過特定量子算法在一些具有重大社會和經(jīng)濟價值的問題方面相比經(jīng)典計算機實現(xiàn)指數(shù)級別的加速。因而，研制量子計算機是當(dāng)前世界科技前沿的最大挑戰(zhàn)之一。
2020年，中國科大團隊成功構(gòu)建76光子的“九章”光量子計算原型機，首次在國際上實現(xiàn)光學(xué)體系的“量子計算優(yōu)越性”，并克服了谷歌實驗中量子優(yōu)越性依賴于樣本數(shù)量的漏洞。2021年，中國科大團隊進一步成功研制了113光子的可相位編程的“九章二號”和56比特的“祖沖之二號”量子計算原型機，使我國成為唯一在光學(xué)和超導(dǎo)兩種技術(shù)路線都達到了“量子計算優(yōu)越性”的國家。
此次中國科大團隊在理論上發(fā)展了包含光子全同性的新理論模型，實現(xiàn)了更精確的理論與實驗的吻合；同時，發(fā)展了完備的貝葉斯驗證和關(guān)聯(lián)函數(shù)驗證，全面排除了所有已知的經(jīng)典仿冒算法，為量子計算優(yōu)越性提供了進一步數(shù)據(jù)支撐。在技術(shù)上，研制了基于光纖時間延遲環(huán)的超導(dǎo)納米線探測器，把多光子態(tài)分束到不同空間模式并通過延時把空間轉(zhuǎn)化為時間，實現(xiàn)了準(zhǔn)光子數(shù)可分辨的探測系統(tǒng)。
這一系列創(chuàng)新使得研究團隊首次實現(xiàn)了對255個光子的操縱能力，極大地提升了光量子計算的復(fù)雜度，處理高斯玻色取樣的速度比“九章二號”提升了一百萬倍。在激烈的國際競爭角逐中，“九章三號”的問世進一步鞏固了我國在光量子計算領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位。
