觀點網訊：5月13日，據人民日報從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉、陸朝陽、張強、劉乃樂等組成的研究團隊，聯合濟南量子技術研究院、山西大學、清華大學、上海人工智能實驗室、崂山實驗室、國家並行計算機工程技術研究中心等單位，成功研制出1024個量子壓縮态輸入、8176模式的可編程量子計算原型機“九章四号”，首次操縱和探測高達3050個光子的量子态，再度刷新光量子信息技術世界紀錄，求解高斯玻色取樣問題比目前全球最快的超級計算機快10的54次方倍。國際知名學術期刊《自然》13日發表了該成果。
量子計算機是遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置，具有遠超經典計算機的並行計算能力。目前主流量子計算技術路線包括超導、離子阱、光量子和中性原子等。作為光量子計算原型機，“九章”系列使用光子來編碼量子比特，通過對光子的量子操控及測量來實現量子計算，自2020年成功構建以來，歷經“九章二号”“九章三号”等升級叠代，實現“量子優越性”，多次刷新世界紀錄。
然而，由于編碼線路日益龐大復雜，不可避免的光子損耗一直嚴重制約着光量子計算的能力。中國科大教授陸朝陽告訴記者，此次研究團隊研發了高效率的光參量振蕩器光源和時空混合編碼幹涉儀，将1024個高效率壓縮态光場集成到一個時空混合編碼的8176模式線路中，實現了連接度的立方級擴展，進而獲得了對高達3050個光子的操縱和探測能力，遠超255個光子的“九章三号”。
數千光子的操控規模帶來算力的指數級提升。“九章四号”在執行高斯玻色取樣任務中，生成一個樣本僅需25微秒，而使用目前世界上最強大的超級計算機和最好的經典算法，需要超過10的42次方年的時間，量子優勢比達到10的54次方量級。
據了解，“九章四号”成果代表了低損耗光量子處理器在規模和復雜度上的重大飛躍，進一步鞏固了我國在光量子計算領域的世界領先地位，為構建“萬億量子模式的三維簇态”和未來的“容錯光量子計算硬件”提供了更多可能性。
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