我国取得量子计算机领域新突破祖冲之三号超越谷歌成果

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2025-03-04 11:59:52 央广网

中国科学技术大学潘建伟、朱晓波、彭承志等与多个科研单位合作，成功构建了105比特超导量子计算原型机“祖冲之三号”，实现了对“量子随机线路采样”任务的快速求解。该原型机包含105个可读取比特和182个耦合比特，处理量子随机线路采样问题的速度比目前最快的超级计算机快15个数量级，超过谷歌2024年10月发表的最新成果6个数量级。相关论文于北京时间3月3日以封面论文的形式发表在国际学术期刊《物理评论快报》上。

量子计算优越性验证了量子计算系统能够超越传统超级计算机的可行性，是量子计算具备应用价值的前提条件，也是当前一个国家量子计算研究实力的直接体现。2019年，谷歌宣称实现量子计算优越性，但2023年中国科大展示了更先进的经典算法，推翻了谷歌当时的宣称。此后，中国科大在“九章”光量子计算原型机和“祖冲之二号”处理器上相继实现了量子计算优越性。2023年，“九章三号”量子优越性超越经典超算16个数量级；2024年10月，谷歌67比特超导量子处理器“悬铃木”量子优越性超越经典超算9个数量级。

研究团队在66比特“祖冲之二号”的基础上，大幅提升了各项关键性能指标，实现了105个数据比特、182个耦合比特的“祖冲之三号”。该系统量子比特相干时间达到72μs，并行单比特门保真度达到99.90%，并行两比特门保真度达到99.62%，并行读取保真度达到99.13%。为测试其性能，团队在“祖冲之三号”系统上完成了83比特32层的随机线路采样，计算速度比最强超算快15个数量级，也超过去年十月谷歌公开发表的最新成果6个数量级，为目前超导体系最强量子计算优越性。

量子优越性是量子计算强大性能的综合体现，是近期应用探索和实现可拓展量子纠错的基础。“祖冲之三号”采用二维网格比特排布芯片架构，直接兼容易于实现规模化拓展的表面码量子纠错算法。目前团队正基于“祖冲之三号”开展码距为7的表面码纠错研究，已取得良好进展，并计划进一步将码距扩展到9和11，为实现大规模量子比特的集成和操纵铺平道路。

《物理评论快报》审稿人认为这一工作“构建了目前最高水准的超导量子计算机”，“是对此前66比特处理器（祖冲之二号）的重大升级”。美国物理学会同期在《物理》杂志上特别刊发观点论文，深入解读并重点介绍了该研究的创新之处与重要意义。

(责任编辑：张小花 TT1000)

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