中国量子电脑原型机“九章”问世　速度快Google“悬铃木”百亿倍

内地传媒报道，中国科学技术大学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构建了76个光子的量子电脑原型机“九章”，实用前景是能够“高斯玻色取样”任务快速求解。
据介绍，现有理论指出，上述量子电脑系统处理高斯玻色取样的速度，较目前最快的超级电脑快一百万亿倍（“九章”一分钟完成的任务，超级电脑需要一亿年）。等效地，其速度比去年Google发布的53个超导比特量子电脑原型机“悬铃木”快一百亿倍。

报道指，量子电脑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），相比经典电脑实现指数级别的加速。

报道提到，当前研制量子电脑已成为世界科技前沿的最大挑战之一，成为欧美各发达国家角逐的焦点。中国科学技术大学研究团队一直在光量子信息处理方面处于国际领先水平。2017年，团队构建了世界首部超越早期经典电脑（ENIAC）的光量子电脑原型机。2019年，团队进一步研制了确定性偏振、高纯度、高全同性和高效率的国际最高性能单光子源，实现了20光子输入60模式干涉线路的玻色取样，输出复杂度相当于48个量子比特的希尔伯特态空间，逼近了“量子计算优越性”。

团队近日就通过自主研制同时具备高效率、高全同性、极高亮度和大规模扩展能力的量子光源，同时满足相位稳定、全连通随机矩阵、波包重合度优于99.5%、通过率优于98%的100模式干涉线路，相对光程10-9以内的锁相精度，高效率100通道超导纳米线单光子探测器，成功构建了76个光子100个模式的高斯玻色取样量子电脑原型机“九章”，命名为“九章”是为了纪念中国古代最早的数学专著《九章算术》。

根据目前最优的经典算法，“九章”对于处理高斯玻色取样的速度比目前世界排名第一的超级电脑“富岳”快一百万亿倍，等效地比Google去年发布的53比特量子电脑原型机“悬铃木”快一百亿倍。同时，通过高斯玻色取样证明的量子计算优越性不依赖于样本数量，克服了Google 53比特随机线路取样实验中量子优越性依赖于样本数量的漏洞。“九章”输出量子态空间规模达到了1030（“悬铃木”输出量子态空间规模是1016，目前全世界的存储容量是1022）。

报道最后称，上述量子电脑牢固确立中国在国际量子计算研究中的第一方阵地位，为未来实现可解决具有重大实用价值问题的规模化量子模拟机奠定技术基础。此外，基于“九章”量子电脑原型机的高斯玻色取样算法在图论、机器学习、量子化学等领域具有潜在应用，将是后续发展的重要方向。

（观察者）