我国学者在超导量子计算领域取得进展

图 祖冲之三号芯片示意图

　　在国家自然科学基金项目（批准号：92476203）等资助下，中国科学技术大学潘建伟教授团队及其合作者在超导体系量子计算方面取得了新进展。相关成果以“以基于105量子比特的“祖冲之”三号处理器建立量子计算优势新基准（Establishing a New Benchmark in Quantum Computational Advantage with 105-qubit Zuchongzhi 3.0 Processor）”为题，于3月3日发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)，论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.090601。

　　量子计算优越性（Quantum Supremacy）是指量子计算机在特定任务上能够超越经典计算机的能力，主要体现在计算速度的加快、新算法的高效开发等方面，因此对其的验证是量子计算应用价值的重要前提。中美在这一领域竞争激烈，交替领先。2019年，谷歌首次宣布实现量子计算优越性，其53比特“悬铃木”处理器在200秒内完成的随机线路采样任务，模拟需约一万年。然而，2023年，中国科学技术大学利用1400余块A100 GPU仅用14秒完成同样任务，推翻了谷歌的声明。2020年，中国科学技术大学在“九章”光量子计算原型机上实现了国际首个严格证明的量子计算优越性，2021年在“祖冲之二号”处理器上实现了超导体系的首个证明。2023年，中国科学技术大学研发的“九章三号”量子处理器在量子优越性方面超越经典超算16个数量级，而谷歌的67比特“悬铃木”处理器在2024年10月实现超越经典超算9个数量级。

　　研究团队在“祖冲之二号”的基础上成功研发出“祖冲之三号”，实现了105个数据比特和182个耦合比特的显著提升，量子比特相干时间达到72微秒，单比特门保真度为99.90%，两比特门保真度为99.62%，并行读取保真度为99.13%，综合性能达到国际领先水平。在“祖冲之三号”上完成的83比特32层随机线路采样显示，其计算速度比最强超算“前沿”快15个数量级，并超过谷歌最新成果6个数量级，展现出超导量子计算的强大优势。该研究不仅为量子优越性的实现奠定基础，还为量子纠错、量子纠缠等领域的进一步探索提供了重要支持。美国物理学会在《物理》（Physics）杂志上特别刊发观点论文，强调该研究的创新性和重要意义，认为其构建了目前最高水准的超导量子计算机，标志着对66比特处理器的重大升级。