記者5月13日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校潘建偉、陸朝陽(yáng)、張強(qiáng)、劉乃樂(lè)等組成的研究團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合濟(jì)南量子技術(shù)研究院、山西大學(xué)、清華大學(xué)、上海人工智能實(shí)驗(yàn)室、嶗山實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心等單位，成功研制出1024個(gè)量子壓縮態(tài)輸入、8176模式的可編程量子計(jì)算原型機(jī)“九章四號(hào)”，首次操縱和探測(cè)高達(dá)3050個(gè)光子的量子態(tài)，再度刷新光量子信息技術(shù)世界紀(jì)錄，求解高斯玻色取樣問(wèn)題比目前全球最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)快10的54次方倍。國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《自然》13日發(fā)表了該成果。

量子計(jì)算機(jī)是遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的物理裝置，具有遠(yuǎn)超經(jīng)典計(jì)算機(jī)的并行計(jì)算能力。目前主流量子計(jì)算技術(shù)路線包括超導(dǎo)、離子阱、光量子和中性原子等。作為光量子計(jì)算原型機(jī)，“九章”系列使用光子來(lái)編碼量子比特，通過(guò)對(duì)光子的量子操控及測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算，自2020年成功構(gòu)建以來(lái)，歷經(jīng)“九章二號(hào)”“九章三號(hào)”等升級(jí)迭代，實(shí)現(xiàn)“量子優(yōu)越性”，多次刷新世界紀(jì)錄。

然而，由于編碼線路日益龐大復(fù)雜，不可避免的光子損耗一直嚴(yán)重制約著光量子計(jì)算的能力。中國(guó)科大教授陸朝陽(yáng)告訴記者，此次研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)了高效率的光參量振蕩器光源和時(shí)空混合編碼干涉儀，將1024個(gè)高效率壓縮態(tài)光場(chǎng)集成到一個(gè)時(shí)空混合編碼的8176模式線路中，實(shí)現(xiàn)了連接度的立方級(jí)擴(kuò)展，進(jìn)而獲得了對(duì)高達(dá)3050個(gè)光子的操縱和探測(cè)能力，遠(yuǎn)超255個(gè)光子的“九章三號(hào)”。

數(shù)千光子的操控規(guī)模帶來(lái)算力的指數(shù)級(jí)提升?！熬耪滤奶?hào)”在執(zhí)行高斯玻色取樣任務(wù)中，生成一個(gè)樣本僅需25微秒，而使用目前世界上最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)和最好的經(jīng)典算法，需要超過(guò)10的42次方年的時(shí)間，量子優(yōu)勢(shì)比達(dá)到10的54次方量級(jí)。

記者了解到，“九章四號(hào)”成果代表了低損耗光量子處理器在規(guī)模和復(fù)雜度上的重大飛躍，進(jìn)一步鞏固了我國(guó)在光量子計(jì)算領(lǐng)域的世界領(lǐng)先地位，為構(gòu)建“萬(wàn)億量子模式的三維簇態(tài)”和未來(lái)的“容錯(cuò)光量子計(jì)算硬件”提供了更多可能性。