我國量子計算機實現(xiàn)算力全球領(lǐng)先 求解數(shù)學(xué)算法高斯玻色取樣只需200秒

200秒只是短短一瞬，6億年早已是滄海桑田。12月4日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)宣布該校潘建偉等人成功構(gòu)建76個光子的量子計算原型機“九章”，求解數(shù)學(xué)算法高斯玻色取樣只需200秒，而目前世界最快的超級計算機要用6億年。這一突破使我國成為全球第二個實現(xiàn)“量子優(yōu)越性”的國家。

“量子優(yōu)越性像個門檻，是指當新生的量子計算原型機，在某個問題上的計算能力超過了最強的傳統(tǒng)計算機，就證明其未來有多方超越的可能。”中科大教授陸朝陽說，多年來國際學(xué)界高度關(guān)注、期待這個里程碑式轉(zhuǎn)折點到來。

去年9月，美國谷歌公司推出53個量子比特的計算機“懸鈴木”，對一個數(shù)學(xué)算法的計算只需200秒，而當時世界最快的超級計算機“頂峰”需2天，實現(xiàn)了“量子優(yōu)越性”。

近期，潘建偉團隊與中科院上海微系統(tǒng)所、國家并行計算機工程技術(shù)研究中心合作，成功構(gòu)建76個光子的量子計算原型機“九章”。

實驗顯示，當求解5000萬個樣本的高斯玻色取樣時，“九章”需200秒，而目前世界最快的超級計算機“富岳”需6億年。等效來看，“九章”的計算速度比“懸鈴木”快100億倍，并彌補了“懸鈴木”依賴樣本數(shù)量的技術(shù)漏洞。

據(jù)悉，潘建偉團隊這次突破歷經(jīng)20年，主要攻克高品質(zhì)光子源、高精度鎖相、規(guī)模化干涉三大技術(shù)難題。

“比如說，我們每次喝下一口水很容易，但每次喝下一個水分子很困難。”潘建偉說，光子源要保證每次只放出1個光子，且每個光子一模一樣，這是巨大挑戰(zhàn)。同時，鎖相精度要在10的負9次方以內(nèi)，相當于100公里距離的傳輸誤差不能超過一根頭發(fā)直徑。

與通用計算機相比，“九章”還只是“單項冠軍”。但其超強算力，在圖論、機器學(xué)習(xí)、量子化學(xué)等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價值。

12月4日，國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)表了該成果，審稿人評價這是“一個最先進的實驗”“一個重大成就”。(徐海濤、周暢)