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最近，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、朱曉波、彭承志等成功構(gòu)建105比特超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)“祖沖之三號(hào)”，處理量子隨機(jī)線路采樣問題的速度比目前國際最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)快千萬億倍，再次打破超導(dǎo)體系量子計(jì)算優(yōu)越性世界紀(jì)錄。3月3日國際知名學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》發(fā)表了這一成果，審稿人認(rèn)為其“構(gòu)建了目前最高水準(zhǔn)的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)”。 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)研發(fā)的“祖沖之三號(hào)”超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)在多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域展現(xiàn)了全球領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1. 性能突破：計(jì)算速度與規(guī)模 量子比特?cái)?shù)量：祖沖之三號(hào)集成105個(gè)可讀取數(shù)據(jù)比特和182個(gè)耦合比特，遠(yuǎn)超前代“祖沖之二號(hào)”（66比特）和谷歌“懸鈴木”（67比特），為目前超導(dǎo)體系規(guī)模最大的量子處理器之一。 計(jì)算速度優(yōu)勢：在處理量子隨機(jī)線路采樣（RCS）任務(wù)時(shí)，其速度比當(dāng)前最快的經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)快15個(gè)數(shù)量級(jí)（即千萬億倍），比谷歌2024年10月發(fā)布的超導(dǎo)量子處理器快6個(gè)數(shù)量級(jí)（即百萬倍），刷新了超導(dǎo)體系量子計(jì)算優(yōu)越性紀(jì)錄。 2. 關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的國際領(lǐng)先 高保真度操控：單比特門保真度達(dá)99.90%，兩比特門保真度達(dá)99.62%，讀取保真度達(dá)99.13%，綜合操控精度位居世界前列。 量子相干時(shí)間：量子比特相干時(shí)間提升至72微秒，顯著降低了計(jì)算過程中的退相干干擾，提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 并行處理能力：通過優(yōu)化的三維集成封裝技術(shù)和低溫控制方案，實(shí)現(xiàn)了多比特的高效并行操作。 3. 量子糾錯(cuò)與可擴(kuò)展性設(shè)計(jì) 表面碼糾錯(cuò)兼容性：采用二維網(wǎng)格比特排布架構(gòu)，直接兼容表面碼量子糾錯(cuò)算法（一種主流的容錯(cuò)量子計(jì)算方案），已開展碼距為7的糾錯(cuò)實(shí)驗(yàn)，并計(jì)劃擴(kuò)展至碼距9和11，為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子計(jì)算奠定基礎(chǔ)。 規(guī)模化潛力：芯片設(shè)計(jì)支持量子比特的橫向擴(kuò)展，為未來集成數(shù)千甚至百萬量子比特提供了技術(shù)路徑。 4. 自主可控的全產(chǎn)業(yè)鏈支撐 核心技術(shù)國產(chǎn)化：包括極低溫制冷系統(tǒng)、量子測控設(shè)備等關(guān)鍵部件已實(shí)現(xiàn)100%自主研制，覆蓋芯片設(shè)計(jì)、制備、封裝、測試全流程。 多機(jī)構(gòu)協(xié)同創(chuàng)新：聯(lián)合上海量子科學(xué)研究中心、濟(jì)南量子技術(shù)研究院等國內(nèi)科研單位，構(gòu)建了覆蓋超導(dǎo)量子計(jì)算全鏈條的研發(fā)體系。 5. 科學(xué)驗(yàn)證與學(xué)術(shù)影響力 實(shí)驗(yàn)可靠性：通過“拆分打分法”雙重驗(yàn)證隨機(jī)線路采樣結(jié)果，確保量子優(yōu)越性結(jié)論的嚴(yán)謹(jǐn)性。例如，在小規(guī)模實(shí)驗(yàn)中，拆分與整體計(jì)算結(jié)果一致，堵住了邏輯漏洞。 國際認(rèn)可：研究成果以封面論文形式發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》，美國物理學(xué)會(huì)同期在《物理》雜志發(fā)表專題評(píng)論，稱其“構(gòu)建了目前最高水準(zhǔn)的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)”。 6. 多技術(shù)路線并進(jìn)的戰(zhàn)略優(yōu)勢 中國在光量子（如“九章”系列）和超導(dǎo)量子（如“祖沖之”系列）兩條技術(shù)路線上均實(shí)現(xiàn)量子優(yōu)越性，成為全球唯一在兩種體系均達(dá)此里程碑的國家，展現(xiàn)了技術(shù)多樣性與戰(zhàn)略縱深。 總結(jié) “祖沖之三號(hào)”的領(lǐng)先優(yōu)勢不僅體現(xiàn)在硬件性能的突破，更在于其面向?qū)嵱没那罢靶栽O(shè)計(jì)（如糾錯(cuò)兼容性）和全產(chǎn)業(yè)鏈自主可控能力。這些成就標(biāo)志著中國在量子計(jì)算“三步走”戰(zhàn)略中邁出了關(guān)鍵一步，為未來實(shí)現(xiàn)通用量子計(jì)算奠定了重要基礎(chǔ)。 |
