大皖新聞訊  3月3日，大皖新聞記者從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉、朱曉波、彭承志等學者與相關科研院所合作，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“量子隨機線路采樣”任務的快速求解。

與現有最優經典算法相比，“祖沖之三號”處理量子隨機線路采樣問題的速度比目前最快的超級計算機快15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后，再一次打破超導體系量子計算優越性紀錄。相關論文于北京時間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。

“祖沖之三號”芯片示意圖。中國科大  供圖

“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。在這一方面，中美是目前國際第一方陣，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72μs，并行單比特門保真度達到99.90%，并行兩比特門保真度達到99.62%，并行讀取保真度達到99.13%，綜合性能達到國際領先水平。為測試其性能，團隊在“祖沖之三號”系統上完成了83 比特 32 層的隨機線路采樣，以目前最優經典算法為比較標準，計算速度比最強超算快15個數量級，也超過去年十月谷歌公開發表的最新成果6個數量級，為目前超導體系最強量子計算優越性。

中國科大朱曉波教授（左）與學生討論實驗結果。   中國科大 供圖

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。在“祖沖之三號”取得最強“量子計算優越性”后，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”采用二維網格比特排布芯片架構，直接兼容易于實現規模化拓展的表面碼量子糾錯算法，目前團隊正基于“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，并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。

《物理評論快報》審稿人高度評價這一工作，認為這一工作“構建了目前最高水準的超導量子計算機”，“是對此前66比特處理器（祖沖之二號）的重大升級”。鑒于該項研究工作的重要性，美國物理學會同期在《物理》（Physics）雜志上特別刊發觀點論文，深入解讀并重點介紹了該研究的創新之處與重要意義。

大皖新聞記者   魏鑫鑫

編輯 陶娜