中國量子計算原型機(jī)九章問世 我國實現(xiàn)“量子計算優(yōu)越性”里程碑

• 2020年12月4日 HuangJiang來源：互聯(lián)網(wǎng) 1387 91
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中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陸朝陽等組成的研究團(tuán)隊與中科院上海微系統(tǒng)所、國家并行計算機(jī)工程技術(shù)研究中心合作，構(gòu)建了 76 個光子 100 個模式的量子計算原型機(jī) “九章”，實現(xiàn)了具有實用前景的 “高斯玻色取樣”任務(wù)的快速求解。

12月3日消息 今日凌晨，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)宣布，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陸朝陽等組成的研究團(tuán)隊與中科院上海微系統(tǒng)所、國家并行計算機(jī)工程技術(shù)研究中心合作，構(gòu)建了 76 個光子 100 個模式的量子計算原型機(jī) “九章”，實現(xiàn)了具有實用前景的 “高斯玻色取樣”任務(wù)的快速求解。

據(jù)悉，根據(jù)現(xiàn)有理論，該量子計算系統(tǒng)處理高斯玻色取樣的速度比目前最快的超級計算機(jī)快一百萬億倍(“九章”一分鐘完成的任務(wù)，超級計算機(jī)需要一億年)。等效地，其速度比去年谷歌發(fā)布的 53 個超導(dǎo)比特量子計算原型機(jī)“懸鈴木”快一百億倍。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)表示，這一成果使得我國成功達(dá)到了量子計算研究的第一個里程碑：量子計算優(yōu)越性(國外也稱之為 “量子霸權(quán)”)。相關(guān)論文于 12 月 4 日在線發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。

根據(jù)中研普華《2020-2025年中國量子計算行業(yè)市場全景調(diào)研與投資前景預(yù)測報告》分析：

近期，潘建偉團(tuán)隊通過自主研制同時具備高效率、高全同性、極高亮度和大規(guī)模擴(kuò)展能力的量子光源，同時滿足相位穩(wěn)定、全連通隨機(jī)矩陣、波包重合度優(yōu)于 99.5%、通過率優(yōu)于 98% 的 100 模式干涉線路，相對光程 10-9 以內(nèi)的鎖相精度，高效率 100 通道超導(dǎo)納米線單光子探測器，成功構(gòu)建了 76 個光子 100 個模式的高斯玻色取樣量子計算原型機(jī) “九章”。

根據(jù)目前最優(yōu)的經(jīng)典算法，“九章”對于處理高斯玻色取樣的速度比目前世界排名第一的超級計算機(jī) “富岳”快一百萬億倍，等效地比谷歌去年發(fā)布的 53 比特量子計算原型機(jī) “懸鈴木”快一百億倍。同時，通過高斯玻色取樣證明的量子計算優(yōu)越性不依賴于樣本數(shù)量，克服了谷歌 53 比特隨機(jī)線路取樣實驗中量子優(yōu)越性依賴于樣本數(shù)量的漏洞?！熬耪隆陛敵隽孔討B(tài)空間規(guī)模達(dá)到了 1030(“懸鈴木”輸出量子態(tài)空間規(guī)模是 1016，目前全世界的存儲容量是 1022)。

量子計算機(jī)在原理上具有超快的并行計算能力，可望通過特定算法在一些具有重大社會和經(jīng)濟(jì)價值的問題方面(如密碼破譯、大數(shù)據(jù)優(yōu)化、材料設(shè)計、藥物分析等)相比經(jīng)典計算機(jī)實現(xiàn)指數(shù)級別的加速。該成果牢固確立了我國在國際量子計算研究中的第一方陣地位，為未來實現(xiàn)可解決具有重大實用價值問題的規(guī)?；孔幽M機(jī)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

隨著越來越多的玩家深入到這個行業(yè)，量子計算將會在各個行業(yè)中有越來越多的應(yīng)用，特別是那些傳統(tǒng)計算機(jī)被證明效率低下的一些情況下。量子計算的出現(xiàn)，為經(jīng)典計算機(jī)算力的躍遷帶來可能，但是目前量子計算技術(shù)仍處于初級階段，距離解決工程規(guī)模的問題可能還需5-7年。預(yù)計，2027年，全球量子計算市場規(guī)模將達(dá)到107億美元。

在一些傳統(tǒng)行業(yè)，以現(xiàn)有人類科技的計算能力，所消耗的時間和成本巨大，如生物制藥、化工、能源等;還有另一些本身對計算能力要求較高達(dá)到科技行業(yè)，也將會是量子計算實現(xiàn)商用的領(lǐng)域。例如：搜索、數(shù)字安全。人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等等。

當(dāng)前量子計算元年無法預(yù)測，但是可以預(yù)見的是，在所有商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域不存在偶然爆發(fā)的情況下，前5年的發(fā)展將非常平穩(wěn)。生物醫(yī)藥和化工行業(yè)作為龐大的行業(yè)，在量子元年應(yīng)用市場規(guī)模將占據(jù)大部分份額，隨著時間推移，搜索、機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)字安全三個行業(yè)憑借本身對計算的直接需求，將以量子計算作為時代跳板，市場規(guī)模占比逐漸擴(kuò)大，成為量子計算應(yīng)用領(lǐng)域的主流。

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