从59亿年到几百秒！量子计算机“祖冲之三号”刷新纪录，国盾量子为其提供支持

近期，我国科研团队成功构建的105比特超导量子计算机“祖冲之三号”，实现了对“量子随机线路取样”任务的快速求解，再一次打破超导体系量子计算优越性纪录。

3月3日，相关论文以封面论文的形式发表在国际学术期刊《物理评论快报》上，其中署名作者有20位来自国盾量子（SH688027，股价299.8元，市值308亿元）。安徽省量子信息工程技术研究中心副主任、国盾量子计算业务负责人王哲辉向记者表示：“公司作为唯一企业参与单位，为该成果提供了室温电子学软硬件系统的研发与工程化落地、量子计算机整机的搭建和运维等支持。”

3月5日，《每日经济新闻》记者从相关论文中获悉，祖冲之三号在对83比特32层随机线路采样实验时凸显了其卓越性能，仅用了几百秒就获得了100万次采样。据估算，即使是最强大的经典超级计算机Frontier，要复制这一任务也需要大约59亿年。

“祖冲之三号”获重大进展

相关论文指出，量子计算优势是指量子计算机能够执行经典计算机无法完成的计算任务。谷歌在2019年通过Sycamore处理器首次展示了量子计算优势，但随着经典算法的进步，这一优势不断受到挑战。“本文的目标是通过开发更强大的超导量子处理器，确立量子计算优势的新基准。”

据悉，“祖冲之三号”的研发取得了重大进展。这款超导量子计算机原型包含105个量子比特，实现了高操作保真度，其中单量子比特门、双量子比特门和读取保真度分别高达99.90%、99.62%和99.13%。与现有最优经典算法相比，“祖冲之三号”处理量子随机线路取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月公开发表的最新成果6个数量级。

中国科学技术大学微信公众号介绍，“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。

“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。

《物理》杂志刊文：可与谷歌Willow处理器竞争

《物理评论快报》审稿人高度评价这一工作，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”。鉴于该项研究工作的重要性，美国物理学会同期在《物理》（Physics）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。

《每日经济新闻》记者阅读该观点论文获悉，“祖冲之三号”是一款新的高性能量子处理器，拥有105个超导量子位，可与谷歌广受赞誉的Willow处理器竞争。

图片来源：《物理》杂志网页截图

观点论文表示，“祖冲之三号”和Willow都执行了随机电路采样，但直接比较它们的性能并非易事，因为任务的复杂性不同。根据谷歌的一篇博客文章，Willow的基准测试显示，当今最快的经典计算机需要1025年才能模拟Willow在5分钟内产生的结果。

然而，可以比较这两款量子处理器的关键属性，如量子智能公司GQI发布的《量子计算报告》中的一张表格。该表格列出了以下参数的平均值：量子比特连通性、自发辐射和退相干水平（可能导致错误的两种量子比特效应）、单量子比特和双量子比特逻辑门以及量子比特读出的保真度，以及这些门中的时间延迟。根据该表格，Willow和“祖冲之三号”在平均量子比特连通性方面打成平手，而Willow在其他指标上略有优势。但竞争并未结束。这些结果只是在这场竞赛中双方当前所处位置的简要一瞥，且双方差距很小。

图片来源：《物理》杂志网页截图

据悉，在“祖冲之三号”取得最强“量子计算优越性”后，团队正继续开展量子纠错、量子纠缠、量子模拟、量子化学等多方面探索。

王哲辉向《每日经济新闻》记者介绍，通过参与上述前沿研究，国盾量子也用十年时间，搭建起覆盖核心组件、整机系统、云服务的国产化产业链链条，为世界提供超导量子计算整体解决方案的“中国选项”。后续，国盾量子还将继续支持研究团队在量子纠错、量子模拟、量子化学等方面的探索，助力我国抢占量子科技发展制高点。