“祖沖之三號”創超導體系“量子計算優越性”新紀錄

科技日報合肥3月3日電 （記者吳長鋒）3日，記者從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉、朱曉波、彭承志等研究人員與國內相關單位合作，成功構建了105比特（包含105個可讀取比特和182個耦合比特）超導量子計算原型機“祖沖之三號”，實現了對“量子隨機線路採樣”任務的快速求解。相關論文於北京時間3月3日以封面論文的形式發表在國際學術期刊《物理評論快報》上。

與現有最優經典算法相比，“祖沖之三號”處理量子隨機線路採樣問題的速度比目前最快的超級計算機快15個數量級，超過谷歌2024年10月公開發表的最新成果6個數量級。這一成果是我國繼超導量子計算原型機“祖沖之二號”實現超導量子計算體系最強量子計算優越性後，再一次打破超導體系量子計算優越性紀錄。

“量子計算優越性”驗證了量子計算系統能夠超越傳統超級計算機的可行性，是量子計算具備應用價值的前提條件，也是當前一個國家量子計算研究實力的直接體現。目前，中美是國際第一方陣，呈現交替領先的態勢。

研究團隊在66比特“祖沖之二號”的基礎上，大幅提升了各項關鍵性能指標，實現了105個數據比特、182個耦合比特的“祖沖之三號”，量子比特相干時間達到72微秒，並行單比特門保真度達到99.90%，並行兩比特門保真度達到99.62%，並行讀取保真度達到99.13%，綜合性能達到國際領先水平。

“量子優越性是量子計算強大性能的綜合體現，是近期應用探索和實現可拓展量子糾錯的基礎。”朱曉波介紹，在“祖沖之三號”取得最強“量子計算優越性”後，團隊正繼續開展量子糾錯、量子糾纏、量子模擬、量子化學等多方面探索。“‘祖沖之三號’採用二維網格比特排布芯片架構，直接兼容易於實現規模化拓展的表面碼量子糾錯算法，目前團隊正基於‘祖沖之三號’開展碼距為7的表面碼糾錯研究，已取得良好進展，並計劃進一步將碼距擴展到9和11，為實現大規模量子比特的集成和操縱鋪平道路。”朱曉波説。