中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽等與中科院上海微系統(tǒng)所、國家并行計算機工程技術研究中心合作，構(gòu)建了76個光子的量子計算原型機“九章”，實現(xiàn)了具有實用前景的“高斯玻色取樣”任務的快速求解。根據(jù)現(xiàn)有理論，該量子計算系統(tǒng)處理高斯玻色取樣的速度比目前最快的超級計算機“富岳”快100萬億倍，等效速度比去年谷歌發(fā)布的53個超導比特量子計算原型機“懸鈴木”快100億倍。相關成果12月4日在線發(fā)表于《科學》雜志。“一個最先進的實驗”“一個重大成就”，《科學》審稿人如此評價。

量子計算機在原理上具有超快的并行計算能力，相比經(jīng)典計算機，可望通過特定算法在密碼破譯、大數(shù)據(jù)優(yōu)化、材料設計、藥物分析等具有重大社會和經(jīng)濟價值的問題方面實現(xiàn)指數(shù)級別的加速。

潘建偉團隊一直在光量子信息處理方面處于國際領先水平。2017年，該團隊構(gòu)建了世界首臺光量子計算原型機。2019年，團隊實現(xiàn)了20光子輸入60模式干涉線路的玻色取樣，逼近了“量子計算優(yōu)越性”。

近期，該團隊通過自主研制同時具備高效率、高全同性、極高亮度和大規(guī)模擴展能力的量子光源，成功構(gòu)建了76個光子100個模式的高斯玻色取樣量子計算原型機“九章”，輸出量子態(tài)空間規(guī)模達到1030，實現(xiàn)“高斯玻色取樣”任務的快速求解。

“命名為‘九章’是為了向中國古代最早的數(shù)學專著《九章算術》致敬。”潘建偉表示，“九章”所實現(xiàn)的量子計算優(yōu)越性不依賴于樣本數(shù)量，克服了“懸鈴木”隨機線路取樣實驗中量子優(yōu)越性依賴于樣本數(shù)量的漏洞。

實現(xiàn)計算科學中“量子計算優(yōu)越性”、研制可相干操縱數(shù)百個量子比特的量子模擬機、研制可編程的通用量子計算原型機，被認為是量子計算研究的3個里程碑。

“這一成果意味著我國成功達到量子計算研究的第一個里程碑——量子計算優(yōu)越性，牢固確立了我國在國際量子計算研究中的第一方陣地位，為未來實現(xiàn)規(guī)?；孔幽M機奠定了技術基礎。”潘建偉表示，“我國迅速而有效地控制住新冠肺炎疫情，為我們實現(xiàn)‘量子計算優(yōu)越性’里程碑奠定了外部環(huán)境基礎，否則，這一成果的取得可能會大大延后。”

關鍵詞： 科學家 量子計算