与谷歌“垂柳”处理器各项性能指标相当！超导量子计算机“祖冲之三号”发布|量子计算_新浪财经

超导量子计算机"祖冲之三号"芯片

12月9日，谷歌公司在《自然》杂志发表论文，宣布利用105比特超导量子处理器"垂柳"（willow）实现了码距最高为7的表面码量子纠错。今天，合肥国家实验室在预印本平台Arxiv上发表105个量子比特的超导量子计算机"祖冲之三号"相关成果，其处理器的各项性能指标与"垂柳"处理器相当。

量子计算已成为全球主要国家间综合国力竞争的关注焦点之一。近几年，全球主要科技国家在量子计算领域的规划布局持续加强，已有30余个国家开展了以量子计算为重点的量子信息领域规划布局。

2020年，潘建伟团队领衔研制的"九章"光量子计算原型机利用光子路线首次证明量子计算优越性。2021年，超导体系首个被严格证明的量子计算优越性在"祖冲之二号"处理器上实现。至此，中国成为唯一在超导量子和光量子两种物理体系都达到"量子计算优越性"里程碑的国家。

此次发布的"祖冲之三号"量子计算机以105个量子比特，超过谷歌72比特"悬铃木"处理器（2024年10月发表于《自然》杂志）6个数量级，其处理器的各项性能指标与一周前发布的谷歌"垂柳"处理器相当，表明目前中美在超导量子计算研究方面处于同一水平线。

通过量子纠错抑制量子比特的错误率，是实现容错通用量子计算机的必要途径。谷歌利用"垂柳"处理器实现了码距为3、5和7的表面码逻辑比特，显著降低了逻辑比特的错误率，从原理上验证了表面码方案的扩展性，为集成和操纵大规模量子比特系统扫清了障碍。

"祖冲之三号"超导量子计算机在前代的基础上，进一步优化了设计与工艺，在比特数与性能上有了全方位提升。中国科学技术大学超导量子团队的吴玉林介绍，合肥国家实验室正在基于"祖冲之三号" 处理器开展相关工作，计划在数月内实现码距为7的表面码逻辑比特，并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。

除了超导量子计算，我国在光量子计算、冷原子量子模拟等技术路线上也取得了丰富成果。据"九章"量子计算实验室透露，目前已完成超过2000个光子的"九章四号"量子计算原型机的数据采集。初步预计，"九章四号"求解高斯玻色采样的速度，即使与运行最优算法、拥有无限内存的"前沿"超算相比，优势比仍然达到1032，预期为量子计算优越性新的世界纪录。

一般认为，量子计算有三个发展阶段：第一个阶段是实现量子计算优越性，即量子计算系统对某些特定问题的求解速度远远超过经典超级计算机，以此展示量子计算本身的优越性。第二阶段是构建专用的量子模拟机，用来求解一些经典计算机难以胜任的特定复杂问题，比如高温超导机制等。第三阶段的目标是希望在量子纠错的帮助之下，实现通用的、可编程的量子计算。

中国科学院量子信息与量子科技创新研究院姚星灿教授表示，中国的量子计算刚刚进入第二阶段，科学家们正致力于构建专用的量子模拟器，期望在未来3到5年内能够解决一些具有实际应用价值的关键问题。

　　作者：许琦敏

文：许琦敏图：受访者提供编辑：许琦敏责任编辑：任荃