我國(guó)成功研制62比特量子計(jì)算原型機(jī)“祖沖之號(hào)”

記者5月8日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校潘建偉院士團(tuán)隊(duì)近期成功研制了目前國(guó)際上超導(dǎo)量子比特?cái)?shù)量最多的量子計(jì)算原型機(jī)“祖沖之號(hào)”，操縱的超導(dǎo)量子比特達(dá)到62個(gè)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了可編程的二維量子行走。日前，國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)表了該研究成果。

當(dāng)前，量子計(jì)算機(jī)作為世界科技前沿重大挑戰(zhàn)之一，已成為各國(guó)角逐的焦點(diǎn)。量子計(jì)算機(jī)在原理上具有超快的并行計(jì)算能力，可望通過(guò)特定算法在密碼破譯、大數(shù)據(jù)優(yōu)化、天氣預(yù)報(bào)、材料設(shè)計(jì)、藥物分析等領(lǐng)域，提供相比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)指數(shù)級(jí)別的加速。

國(guó)際學(xué)術(shù)界研究量子計(jì)算有多條技術(shù)路線(xiàn)，超導(dǎo)量子計(jì)算是其中最有希望的候選者之一，其核心研究目標(biāo)是增加“可操縱”的量子比特?cái)?shù)量，并提升操縱的精度，最終應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題。

中科大潘建偉、朱曉波、彭承志等人長(zhǎng)期研究超導(dǎo)量子計(jì)算，先后實(shí)現(xiàn)了保真度達(dá)70％的12比特超導(dǎo)量子芯片、24個(gè)比特的高性能超導(dǎo)量子處理器等國(guó)際前沿成果。近期，他們?cè)谧灾餮兄贫�維結(jié)構(gòu)超導(dǎo)量子比特芯片的基礎(chǔ)上，成功構(gòu)建了目前國(guó)際上超導(dǎo)量子比特?cái)?shù)目最多、包含62個(gè)比特的可編程超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)“祖沖之號(hào)”。

研究團(tuán)隊(duì)在二維結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)量子比特芯片上，觀察了單粒子及雙粒子激發(fā)情形下的量子行走現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)研究了二維平面上量子信息傳播速度，同時(shí)通過(guò)調(diào)制量子比特連接的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的方式構(gòu)建馬赫—曾德?tīng)柛缮鎯x，實(shí)現(xiàn)了可編程的雙粒子量子行走。

據(jù)悉，該成果為在超導(dǎo)量子系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)量子優(yōu)越性，以及后續(xù)研究具有重大實(shí)用價(jià)值的量子計(jì)算奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。此外，基于“祖沖之號(hào)”量子計(jì)算原型機(jī)的二維可編程量子行走，在量子搜索算法、通用量子計(jì)算等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用，也將是后續(xù)重要的發(fā)展方向。