我国胜利研制62比特量子计算原型机“祖冲之号”

我国胜利研制62比特量子计算原型机“祖冲之号”
近日，中科院量子消息和量子科技创新钻研院潘建伟、朱晓波、彭承志等组成的钻研团队，胜利研制了62比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之号”，并在此根底上完成了可编程的二维量子行走。有关钻研效果于2021年5月7日在线发达在国际学术期刊《科学》杂志上。
△二维超导量子比特芯片表示图
量子计算机在原理上具备超快的并行计算才能，可望经过特定算法在一些具备严重社会与经济价值的问题方面（如密码破译、大数据优化、资料设计、药物剖析等）相比典型计算机完成指数级别的加速。当前，量子计算机研制造为世界科技前沿的严重挑战之一，曾经成为国际钻研的热点。超导量子计算，作为最有心愿完成可拓展量子计算的候选者之一，其核心指标是如何同步地添加所集成的量子比特数量以及晋升超导量子比特性能，从而可以高精度相干操纵更多的量子比特，完成对特定问题解决速度上的指数加速，并最终使用于实际问题中。
潘建伟院士团队长期瞄准超导量子计算的上述核心指标，获得了一系列重要进展。2019年初，在一维链构造12比特超导量子芯片上完成了12个量子比特纠缠“簇态”的制备，保真度达到70%，打破了之前发明的10个超导量子比特纠缠的纪录。同时，该团队开创性地将超导量子比特使用到量子行走的钻研中，为将来多体物理景象的模仿以及利用量子行走进行通用量子计算的钻研奠基了根底。随后，科研团队将芯片构造从一维扩充到准二维，制备出蕴含24个比特的高性能超导量子解决器，并初次在固态量子计算系统中，完成了超越20比特的高精度量子相干调控。
近期，该团队在自立研制二维构造超导量子比特芯片的根底上，胜利构建了国际上超导量子比特数量最多、蕴含62个比特的可编程超导量子计算原型机“祖冲之号”，并在该系统上胜利进行了二维可编程量子行走的演示。钻研团队在二维构造的超导量子比特芯片上，察看了单粒子及双粒子激起情景下的量子行走景象，试验钻研了二维平面上量子消息流传速度，同时经过调制量子比特衔接的拓扑构造的形式构建马赫-曾德尔干预仪，完成了可编程的双粒子量子行走。该效果为在超导量子系统上完成量子优越性展现及可处理具备严重适用价值问题的量子计算钻研奠基了技术根底。另外，基于“祖冲之号”量子计算原型机的二维可编程量子行走在量子搜寻算法、通用量子计算等领域具备潜在使用，将是后续发展的重要方向。
（ 帅俊全）