2020年12月4日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)宣布該校潘建偉院士團(tuán)隊成功構(gòu)建76個光子的量子計算原型機(jī)“九章”。同日，國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)表了該成果，這是“一個最先進(jìn)的實驗”“一個重大成就”，審稿人如此評價。
有多重大?答案是：這一突破使我國成為全球第二個實現(xiàn)“量子優(yōu)越性”的國家。
所謂“量子優(yōu)越性”，即對于特定任務(wù)，量子計算機(jī)可以解決，而現(xiàn)存的任何經(jīng)典計算機(jī)運(yùn)用任何已知算法，都不能在一個可接受的時間內(nèi)完成。
有多“優(yōu)越”?“九章”對于處理高斯玻色取樣的速度比超級計算機(jī)“富岳”快100萬億倍，也就是說，當(dāng)求解5000萬個樣本的高斯玻色取樣時，“九章”需200秒，而截至2020年，世界最快的超級計算機(jī)“富岳”需6億年。同時，“九章”克服了谷歌超導(dǎo)量子比特計算機(jī)“懸鈴木”的一個漏洞。
“在費(fèi)曼提出量子計算的概念近40年后，‘九章’在實驗上嚴(yán)格地證明了量子計算的加速能力，把夢想變成了現(xiàn)實。”潘建偉團(tuán)隊成員、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授陸朝陽說，和原子、離子、超導(dǎo)電路等類型的量子計算機(jī)相比，光量子計算可在室溫下、空氣中運(yùn)行，能克服量子噪聲極限，結(jié)構(gòu)亦相對比較簡單。“‘九章’使得我國第一次進(jìn)入國際量子計算第一方陣。”
“九章”啥樣?在安徽合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心，兩個通過光纖連接起來的長3米寬1.5米的不起眼“盒子”和“盒子”里密布的光學(xué)元器件，就是“九章”。“一個用來產(chǎn)生光源，另一個進(jìn)行干涉，把光信號變成電信號后引到隔壁的探測器進(jìn)行分析。”陸朝陽的學(xué)生、“九章”論文第一作者、95后博士生鐘翰森介紹。
值得一提的是，研制出“九章”的團(tuán)隊，除了潘建偉、陸朝陽幾位導(dǎo)師外，主力都是像鐘翰森這樣的年輕人!
更值得驕傲的是，“九章”構(gòu)建后不到一年，2021年10月，“九章”的升級版“九章二號”成功構(gòu)建，再次刷新國際光量子操縱的技術(shù)水平，其處理特定問題比目前全球最快的超級計算機(jī)快億億億倍。
加上2021年10月中國科大發(fā)布的超導(dǎo)量子計算機(jī)“祖沖之二號”，這一系列令人矚目的成果，標(biāo)志著我國已成為世界上唯一一個在超導(dǎo)和光量子兩個“賽道”上達(dá)到“量子優(yōu)越性”里程碑的國家。
“證明‘量子優(yōu)越性’，可以說是量子計算機(jī)研制征程上的一個里程碑。‘九章二號’和‘祖沖之二號’的誕生，像一對雙子星，照亮了量子應(yīng)用更廣闊的前程。”潘建偉說。
《光明日報》( 2021年12月18日01版)
