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主题:超导量子计算原型机“祖冲之号“研制成功,再获量子霸权 -- 尖石
家园博客 超导量子计算原型机“祖冲之号“研制成功,再获量子霸权

中国科学技术大学网站2021年5月8日消息,中国科大中科院量子信息与量子科技创新研究院潘建伟、朱晓波、彭承志等组成的研究团队,成功研制了62比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之号”,并在此基础上实现了可编程的二维量子行走,打破了谷歌的53比特超导量子计算原型机“悬铃木”的记录,继我国“九章”光量子计算原型机后再获“量子霸权”。

相关研究成果于2021年5月7日在线发表在国际学术期刊《科学》杂志上。

二维超导量子比特芯片示意图,每个橘色十字代表一个量子比特:

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量子计算机目前有两条发展路线:光量子路线以及超导量子路线。光量子路线以中国在2020年12月4日发布的“九章”光量子计算原型机为代表(76比特,中科大潘建伟、陆朝阳等组成的研究团队与中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作研制),超导量子路线以2019年谷歌发布的超导量子计算原型机“悬铃木”为代表(53比特)。“祖冲之号”的研制成功,标志着中国在量子计算机两条发展路线上均获得了“量子霸权”。

“九章”光量子计算原型机

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“九章”光量子干涉实物图:左下方为输入光学部分,右下方为锁相光路

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“九章”光量子100模式相位稳定干涉仪

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量子计算机在原理上具有超快的并行计算能力,可望通过特定算法在一些具有重大社会和经济价值的问题方面(如密码破译、大数据优化、材料设计、药物分析等)相比经典计算机实现指数级别的加速。当前,量子计算机研制作为世界科技前沿的重大挑战之一,已经成为欧美各发达国家竞相角逐的焦点。超导量子计算,作为最有希望实现可拓展量子计算的候选者之一,其核心目标是如何同步地增加所集成的量子比特数目以及提升超导量子比特性能,从而能够高精度相干操控更多的量子比特,实现对特定问题处理速度上的指数加速,并最终应用于实际问题中。

潘建伟研究团队在二维结构的超导量子比特芯片上,观察了单粒子及双粒子激发情形下的量子行走现象,实验研究了二维平面上量子信息传播速度,同时通过调制量子比特连接的拓扑结构的方式构建马赫-曾德尔干涉仪,实现了可编程的双粒子量子行走。该成果为在超导量子系统上实现量子霸权展示及可解决具有重大实用价值问题的量子计算研究奠定了技术基础。此外,基于“祖冲之号”量子计算原型机的二维可编程量子行走在量子搜索算法、通用量子计算等领域具有潜在应用,将是后续发展的重要方向。

为中国的科研人员喝彩,两条路线齐头并进,争取早日实现量子计算机的工程化落地应用。

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