中国成功研制｢祖冲之三号｣量子计算原型机　快过Google六个数量级

中国成功研制超导量子计算原型机“祖冲之三号”，实现了对“量子随机线路取样”任务的快速求解，速度超过Google于2024年10月公开发表的最新成果6个数量级，是继“祖冲之二号”之后，再次打破超导体系量子计算优越性纪录。

陆媒报道指，“量子计算优越性”验证了量子计算系统能够超越传统超级计算机的可行性，是量子计算具备应用价值的前提条件，也是当前一个国家量子计算研究实力的直接体现。在这一方面，中美是目前国际第一方阵，呈现交替领先的态势。

2019年，Google率先宣称实现量子计算优越性。Google 53位元“悬铃木”处理器在200秒内完成的随机线路取样任务，用当时最快的超级计算机进行模拟需要约一万年。

但2023年，中国科大演示了更先进的经典演算法，用1400多块A100 GPU仅需约14秒即可完成同样的任务；如果用“前沿”超算并配备更大的内存，则预计只需1.6秒即可完成，因此Google当时的“量子计算优越性”宣称已被中国科大推翻。

以最优经典演算法为比较标准，国际上首个被严格证明的量子计算优越性由中国科大于2020年在“九章”光量子计算原型机上实现；而超导体系首个被严格证明的量子计算优越性由本研究团队于2021年在“祖冲之二号”处理器上实现。

由中国科学技术大学、上海量子科学研究中心、河南省量子信息与量子密码重点实验室、中国计量科学研究院、济南量子技术研究院、西安电子科技大学微电子学院以及中国科学院理论物理研究所等组成的研究团队在“祖冲之二号”基础上，大幅提升了各项关键效能指标，实现了105个资料位元、182个耦合位元的“祖冲之三号”。

量子优越性是量子计算强大效能的综合体现，是近期应用探索和实现可拓展量子纠错的基础。在“祖冲之三号”取得最强“量子计算优越性”后，团队正继续开展量子纠错、量子纠缠、量子模拟、量子化学等多方面探索。

“祖冲之三号”采用二维网格位元排布芯片架构，直接相容易于实现规模化拓展的表面码量子纠错演算法，目前团队正基于“祖冲之三号”开展码距为7的表面码纠错研究，已取得良好进展，并计划进一步将码距扩充套件到9和11，为实现大规模量子位元的整合和操纵铺平道路。