200秒只是短短一瞬，6億年早已是滄海桑田。12月4日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)宣布該校潘建偉等人成功構(gòu)建76個光子的量子計(jì)算原型機(jī)“九章”，求解數(shù)學(xué)算法高斯玻色取樣只需200秒，而目前世界最快的超級計(jì)算機(jī)要用6億年。這一突破使我國成為全球第二個實(shí)現(xiàn)“量子優(yōu)越性”的國家。
“量子優(yōu)越性像個門檻，是指當(dāng)新生的量子計(jì)算原型機(jī)，在某個問題上的計(jì)算能力超過了最強(qiáng)的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，就證明其未來有多方超越的可能。”中科大教授陸朝陽說，多年來國際學(xué)界高度關(guān)注、期待這個里程碑式轉(zhuǎn)折點(diǎn)到來。
這是光量子干涉實(shí)物圖：左下方為輸入光學(xué)部分，右下方為鎖相光路，上方共輸出100個光學(xué)模式，分別通過低損耗單模光纖與100超導(dǎo)單光子探測器連接。新華社發(fā)
去年9月，美國谷歌公司推出53個量子比特的計(jì)算機(jī)“懸鈴木”，對一個數(shù)學(xué)算法的計(jì)算只需200秒，而當(dāng)時世界最快的超級計(jì)算機(jī)“頂峰”需2天，實(shí)現(xiàn)了“量子優(yōu)越性”。
近期，潘建偉團(tuán)隊(duì)與中科院上海微系統(tǒng)所、國家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心合作，成功構(gòu)建76個光子的量子計(jì)算原型機(jī)“九章”。
實(shí)驗(yàn)顯示，當(dāng)求解5000萬個樣本的高斯玻色取樣時，“九章”需200秒，而目前世界最快的超級計(jì)算機(jī)“富岳”需6億年。等效來看，“九章”的計(jì)算速度比“懸鈴木”快100億倍，并彌補(bǔ)了“懸鈴木”依賴樣本數(shù)量的技術(shù)漏洞。
這是100模式相位穩(wěn)定干涉儀：光量子干涉裝置集成在20cm*20cm的超低膨脹穩(wěn)定襯底玻璃上, 用于實(shí)現(xiàn)50路單模壓縮態(tài)間的兩兩干涉，并高精度地鎖定任意兩路光束間的相位。新華社發(fā)
據(jù)悉，潘建偉團(tuán)隊(duì)這次突破歷經(jīng)20年，主要攻克高品質(zhì)光子源、高精度鎖相、規(guī)?；缮嫒蠹夹g(shù)難題。
“比如說，我們每次喝下一口水很容易，但每次喝下一個水分子很困難。”潘建偉說，光子源要保證每次只放出1個光子，且每個光子一模一樣，這是巨大挑戰(zhàn)。同時，鎖相精度要在10的負(fù)9次方以內(nèi)，相當(dāng)于100公里距離的傳輸誤差不能超過一根頭發(fā)直徑。
這是光量子干涉示意圖。新華社發(fā)
與通用計(jì)算機(jī)相比，“九章”還只是“單項(xiàng)冠軍”。但其超強(qiáng)算力，在圖論、機(jī)器學(xué)習(xí)、量子化學(xué)等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價值。
12月4日，國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)表了該成果，審稿人評價這是“一個最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)”“一個重大成就”。
（記者 徐海濤、周暢）
